JP2013007670A - 表面形状測定用触針式段差計の性能改善方法及び該方法を実施した表面形状測定用触針式段差計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Fを探針に加える力、Iを支点回りの慣性モーメント、rを支点−探針間の距離、zを探針の先端の変位、tを時間としたときに成り立つ、探針の先端の運動方程式F=I/r2d2z/dt2に基づき、探針に加える力に応じて支点−探針間の距離rを決め、支点と探針の先端とを結ぶ線を水平より45度傾け、探針の先端を下げる。
【選択図】図10
Description
Fを探針に加える力、Iを支点回りの慣性モーメント、rを支点−探針間の距離、zを探針の先端の変位、tを時間としたときに成り立つ、探針の先端の運動方程式
F = I/r2 d2z/dt2
に基づき、探針に加える力に応じて支点−探針間の距離rを決め、
支点と探針の先端とを結ぶ線を水平より45度傾け、探針の先端を下げること
を特徴としている。
Fを探針に加える力、Iを支点回りの慣性モーメント、rを支点−探針間の距離、zを探針の先端の変位、tを時間としたときに成り立つ、探針の先端の運動方程式
F = I/r2 d2z/dt2
に基づき、探針に加える力に応じて支点−探針間の距離rを決めて、支点−探針間の距離と支点−変位センサ間の距離の比を大きく設定し、
支点と探針の先端とを結ぶ線を水平より45度傾け、探針の先端が支点より下方に位置するように構成したこと
を特徴としている。
図1に示す触針式段差計の構造例において、探針の先端に加える力をF、探針の先端のz方向位置をz、支点の回りの慣性モーメントをI、支点から探針の先端までの距離をrとして、支点の回りの運動方程式を変形すると次式が得られる(例えば特許文献1参照)。
F=I/r2 d2z/dt2 (1)
これは、力Fが働く、質量がI/r2 の質点の運動とみなすことができる。探針がとんでいる間は、力発生コイルで一定の力が発生しているので、一定の重力場での質点の自由落下運動と同じとみなすことができ、Fが一定ならd2z/dt2も一定になる。このような場合、探針の先端のz方向の初速(探針の先端が試料表面から離れるときの速さ)をv0とし、支点で支えられた可動部分の重心が支点に近いと仮定すると、とびの到達高さh、探針の先端がとんでいる時間(すなわち探針の先端が試料表面を離れた後、再び同じ高さの表面に戻るまでの時間)2t0はそれぞれ次式で表わされる。
h=Iv0 2 / 2 r2 F (2)
2t0=2 I v0 / r2 F (3)
r F=I d2θ/dt2 (4)
lを接線上の変位として、Δθ=Δl/rより
F=I/r2 d2l/dt2 (5)
探針の先端が点Aでは Δl=Δzより
F=I/r2 d2z/dt2 (6)
探針の先端が点Bでは Δl=1.414 Δzより
F=1.414 I/r2 d2z/dt2 (7)
探針の先端が点Cでは、Iは同じとして、支点までの距離がrc、そこでの力がFのときは
F=I/rc 2 d2z/dt2
rc=r/1.414より
F=2I/r2 d2z/dt2 (8)
となる。式(7)と式(8)の比較から、点Bでは点Cより0.707倍の力で同じzの加速度が得られる。よって、針とびを抑える効果としては、点Bでは点Cに比べ0.707倍の弱い力で同じ効果を持つことが分かる。
2:支点用針取付け部材
3 :支点用針
4 :支点受け部材
5 :変位センサ
6 :コア
7 :コイル
8 :針圧発生装置
9 :コア
10:針圧発生装置8のコイル
15:探針
Claims (3)
- 支点に揺動可能に取付けられた支持体の一端に探針を取付け、支持体の他端に探針の垂直方向変位を検出する変位センサの磁性体コアを取付け、探針が捉えた試料の表面形状を支持体の支点回りの回転運動により変位センサで測定する表面形状測定用触針式段差計の性能改善方法において、
Fを探針に加える力、Iを支点回りの慣性モーメント、rを支点−探針間の距離、zを探針の先端の変位、tを時間としたときに成り立つ、探針の先端の運動方程式
F = I/r2 d2z/dt2
に基づき、探針に加える力に応じて支点−探針間の距離rを決め、
支点と探針の先端とを結ぶ線を水平より45度傾け、探針の先端を下げること
を特徴とする表面形状測定用触針式段差計の性能改善方法。 - 探針に加える力Fを1mgf以上と大きく設定し、支点−探針間の距離rを短くすることを特徴とする請求項1記載の表面形状測定用触針式段差計の性能改善方法。
- 支点に揺動可能に取付けられた支持体の一端に探針を取付け、支持体の他端に探針の垂直方向変位を検出する変位センサの磁性体コアを取付け、探針が捉えた試料の表面形状を支持体の支点回りの回転運動により変位センサで測定する表面形状測定用触針式段差計において、
Fを探針に加える力、Iを支点回りの慣性モーメント、rを支点−探針間の距離、zを探針の先端の変位、tを時間としたときに成り立つ、探針の先端の運動方程式
F = I/r2 d2z/dt2
に基づき、探針に加える力に応じて支点−探針間の距離rを決めて、支点−探針間の距離と支点−変位センサ間の距離の比を大きく設定し、
支点と探針の先端とを結ぶ線を水平より45度傾け、探針の先端が支点より下方に位置するように構成したこと
を特徴とする表面形状測定用触針式段差計。
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- 2011-06-24 JP JP2011140929A patent/JP5782863B2/ja active Active
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