JP2013525798A - コムドライブを備えた2次元memsトライボメータ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (15)
- 本体;
前記本体に関連して連結され、可動のプローブであって、取り外し可能なインデンターチップを保持する前記プローブ;
印加されたバイアス電圧に応じて、インデンテーション方向を含む、第1の軸に沿って前記プローブを駆動するよう構成された複数の静電容量アクチュエータを備えたアクチュエータと、前記第1の軸に関連して前記プローブの位置をともに表す容量レベルを有する複数の差動容量センサを備える変位センサと、を含む第1の微小機械コムドライブ;および、
印加されたバイアス電圧に応じて、前記第1の軸と垂直である、第2の軸に沿って前記プローブを駆動するよう構成された複数の静電容量アクチュエータを備えたアクチュエータと、前記第2の軸に関連して前記プローブの位置をともに表す容量レベルを有する複数の差動容量センサを備えた変位センサと、を含む第2の微小機械コムドライブ;
を具備するMEMSナノインデンター変換器であって、
各前記静電容量アクチュエータ及び各前記差動容量センサは電極コム対を備え、各電極コム対は前記本体に連結された固定電極コムと前記プローブに連結された可動電極コムを含む、MEMSナノインデンター変換器。 - 前記プローブは、複数の可撓ばねによって前記本体に連結された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記ばねは、前記第1及び第2の微小機械コムドライブが無バイアス状態であり、前記インデンターチップが外部試験表面から外れているとき、前記プローブをナル位置に保持する、請求項2に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記ばねは、前記第2の軸に沿うのを含めて、前記第1の軸に垂直な方向の移動に対する剛性より小さい、前記第1の軸に沿った移動に対する剛性を備えた、請求項2に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第1の微小機械コムドライブの前記アクチュエータは、前記第1の軸に沿って互いに向かい合って、かつ、前記プローブの両側に配置された第1の駆動コンデンサと第2の駆動コンデンサを備え、前記第1及び第2の駆動コンデンサの各前記静電容量アクチュエータの前記固定電極コムは前記本体から延設され、前記第1及び第2の駆動コンデンサの各前記静電容量アクチュエータの前記可動電極コムは前記プローブから延設された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第1の微小機械コムドライブの前記変位センサは、前記第1の軸に沿って互いに向かい合って、かつ、前記プローブの両側に配置された第1の対の検出コンデンサと、前記第1の軸に沿って互いに向かい合って、かつ、前記プローブの両側に配置された第2の対の検出コンデンサと、を備え、前記第1及び第2の対の各検出コンデンサの各前記差動容量センサの前記固定電極コムは前記本体から延設され、前記第1及び第2の対の検出コンデンサの各前記差動容量センサの前記可動電極コムは前記プローブから延設された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第1及び第2の対の検出コンデンサは、前記第1の軸に沿って前記プローブの直線変位を示す容量レベルを共に提供する、請求項6に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第2の微小機械コムドライブの前記アクチュエータは、前記第2の軸に沿って前記プローブの両側に配置された第1の駆動コンデンサと第2の駆動コンデンサを備え、前記第1及び第2の駆動コンデンサの各前記静電容量アクチュエータの前記固定電極コムは前記本体から延設され、前記第1及び第2の駆動コンデンサの各前記静電容量アクチュエータの前記可動電極コムは前記プローブから延設された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記アクチュエータは、前記第2の軸に沿って第1の方向に、及び前記第2の軸に沿って前記第1の方向と反対の第2の方向に、前記プローブに力を加えるよう構成された、前記請求項8に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第2の微小機械コムドライブの前記変位センサは、前記第2の軸に沿って前記プローブの両側に配置された第1及び第2の検出コンデンサを備え、前記第1及び第2の検出コンデンサの各前記差動容量センサの前記固定電極コムは前記本体から延設され、前記第1及び第2の対の検出コンデンサの各前記差動容量センサの前記可動電極コムは前記プローブから延設された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記第1及び第2の検出コンデンサは、前記第2の軸に沿った前記プローブの直線変位を示す容量レベルを共に提供する、請求項10に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- 前記インデンターチップは、前記プローブから電気的に絶縁された、請求項1に記載のMEMSナノインデンター変換器。
- サンプルを保持するためのホルダー;
MEMSナノインデンター変換器;および、
コントローラ;
を具備する、ナノインデンテーション試験システムであって、
前記MEMSナノインデンター変換器は、
本体と、
前記本体に関連して連結され、可動のプローブであって、取り外し可能なインデンターチップを保持する前記プローブと、
印加されたバイアス電圧に応じて、インデンテーション方向を含む、第1の軸に沿って前記プローブを駆動するよう構成された複数の静電容量アクチュエータを備えたアクチュエータと、前記第1の軸に関連して前記プローブの位置をともに表す容量レベルを有する複数の差動容量センサを備える変位センサと、を含む第1の微小機械コムドライブと、および、
印加されたバイアス電圧に応じて、前記第1の軸と垂直である、第2の軸に沿って前記プローブを駆動するよう構成された複数の静電容量アクチュエータを備えたアクチュエータと、前記第2の軸に関連して前記プローブの位置をともに表す容量レベルを有する複数の差動容量センサを備えた変位センサと、を含む第2の微小機械コムドライブと、を備え、
各前記静電容量アクチュエータ及び各前記差動容量センサは、電極コム対を備え、各電極コム対は、前記本体に連結された固定電極コムと前記プローブに連結された可動電極コムを含み、
前記コントローラは、前記第1及び第2の微小機械コムドライブの前記変位センサによって得られる変位信号に基づいて、バイアス電圧を前記第1及び第2の微小機械コムドライブの前記アクチュエータに印加することによって、前記インデンターチップと共にサンプルに対して所望の力を与えるため、それに連結される前記インデンターチップと共に、前記第1及び第2の軸に沿って、前記可動プローブを駆動するよう構成された、ナノインデンテーション試験システム。 - 前記ナノインデンテーション試験システムは、その場透過電子顕微鏡の機械的システムを備えた、請求項13に記載のナノインデンテーション試験システム。
- 前記コントローラは、ナノトライボロジー試験中、前記インデンターチップをナル位置で保持するためにQ−制御及びPID制御を活用する、請求項13に記載のナノインデンテーション試験システム。
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