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表面観察と位置決め機能付き超微小押し込み試験機

シーズコード S022000148
掲載日 2003年5月26日
研究者
  • 長島 伸夫
研究者所属機関
  • 独立行政法人 物質・材料研究機構
研究機関
  • 独立行政法人 物質・材料研究機構
技術名称 表面観察と位置決め機能付き超微小押し込み試験機
技術概要 本技術は、材料試験機の改良に係り、具体的には超微小押し込み試験に加えて、硬さ試験前の微細組織、硬さ試験後の圧痕近傍の高分解能AFM観察を行うことができる装置である。微細組織の高分解能観察からは、微細組織と硬さの関係、圧痕の高分解能観察からは、より正確な微小硬さを評価できるため、金属や半導体などの材料研究分野において研究の進展が期待できる。この技術に係わる装置の構成例を図に示せば、1はシリコン探針、4はダイヤモンド圧子2が配設された両持ちレバー3とを具備するレバー台、7はレバー台を3軸方向に移動する機構、10は圧子の押し込み料を測る変位計、11は表面観察用の光学受像装置である。なおAFM観察には変位量の情報を用いるものである。
画像

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従来技術、競合技術の概要 超微小硬さ試験は、これまでいくつかのタイプが開発されているが、複合化されたものは見ない。近時、電子工学などの産業分野で材料の高性能化、高度化に伴って、結晶粒界や亀裂先端近傍の微小領域、薄膜、材料表面の酸化膜、積層膜あるいはイオン注入層などにおいて、その表面の硬さやヤング率を精度高く、しかもナノスコピックレベルで測定することが求められるようになっているが、原子間力顕微鏡(AFM)をそのまま使用して、表面硬度測定法も提案されてはいるが、上記レベルでの精度は無理である。
研究分野
  • 機械的性質
  • 腐食・防食一般
展開可能なシーズ (1)微小領域の硬さ試験機としての超微小押し込み試験装置
(2)試料を動かすことなく圧痕の高分解能AFM観察が可能な超微小押し込み試験装置
用途利用分野 金属や半導体などの材料研究分野
微小材料の力学的特性評価、探針、圧子、変位測定
超微小領域、光学受像材
関連発表論文 (1)松岡三郎, 宮原健介, 長島伸夫, 大村孝仁. AFM超微小硬さ試験機. 日本機械学会年次大会講演論文集. vol.1999,no.Vol.3,1999,p.53‐54.
(2)宮原健介, 松岡三郎, 長島伸夫, 三島周三. 原子間力顕微鏡を基にした超微小硬さ試験機の開発. 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. vol.1995‐A,1995,p.423‐424.
(3)長島伸夫. STMによる微小材料損傷の観察. 腐食防食シンポジウム資料. vol.94th,1993,p.38‐47.
(4)升田博之, 松岡三郎, 長島伸夫. 走査型トンネル顕徴鏡による低合金鋼の微小腐食機構の研究. 材料と環境. vol.40,no.11,1991,p.754‐759.
(5)宮原健介, 長島伸夫, 升田博之, 松岡三郎. 特集ミクロの研究室STM技術を応用した材料損傷評価硬さ測定とひずみ測定. 金属. vol.63,no.9,1993,p.52‐57.
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 独立行政法人物質・材料研究機構, . 長島 伸夫, 宮原 健介, 松岡 三郎, . 超微小押し込み試験装置. 特開2001-221730. 2001-08-17
  • G01N   3/40     
  • G01B   7/34     
  • G01B   9/04     
  • G01B  11/00     

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