JP3278899B2 - 超微小材料試験機 - Google Patents
超微小材料試験機Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧子を所定荷重で試料
に押圧したときの圧子の変位量を検出して試料の特性を
測定する超微小材料試験機に関する。
に押圧したときの圧子の変位量を検出して試料の特性を
測定する超微小材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体基板上にコーティングされ
た薄膜などの硬さを測定する超微小材料試験機として、
特開平３−８９１３６号公報に開示されているものが知
られている。この種の超微小材料試験機では、電磁コイ
ルに負荷電流を供給することにより発生する電磁力で天
秤式負荷伝達レバーを回動させ、これによりレバーの一
端に連結された圧子を試料に所定の押圧荷重で押圧し、
この押圧時の荷重と圧子の変位量とから例えば試料の硬
さを測定する。また、圧子を試料に押圧した後にその押
圧荷重を除去し、除荷時の圧子の変位量を測定する試験
方法もある。
た薄膜などの硬さを測定する超微小材料試験機として、
特開平３−８９１３６号公報に開示されているものが知
られている。この種の超微小材料試験機では、電磁コイ
ルに負荷電流を供給することにより発生する電磁力で天
秤式負荷伝達レバーを回動させ、これによりレバーの一
端に連結された圧子を試料に所定の押圧荷重で押圧し、
この押圧時の荷重と圧子の変位量とから例えば試料の硬
さを測定する。また、圧子を試料に押圧した後にその押
圧荷重を除去し、除荷時の圧子の変位量を測定する試験
方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
超微小材料試験機にて測定される圧子の変位量は、一般
に１ｎｍ〜１０μｍと非常に小さいため、周囲の温度変
化によって圧子などが伸び縮みする、いわゆる温度ドリ
フトが発生した場合、この温度ドリフトによる誤差が測
定精度に大きく影響する。このため従来は、周囲の温度
変化を最小限に抑えるために恒温室内で試験を行った
り、あるいは周囲温度が一定値に落ち着くまで待ってか
ら試験を行うようにしていた。しかしながら、恒温室を
用いる場合にはその分コストと手間がかかり、また周囲
温度が落ち着くまで待つ方法では試験までに時間がかか
るという不都合がある。
超微小材料試験機にて測定される圧子の変位量は、一般
に１ｎｍ〜１０μｍと非常に小さいため、周囲の温度変
化によって圧子などが伸び縮みする、いわゆる温度ドリ
フトが発生した場合、この温度ドリフトによる誤差が測
定精度に大きく影響する。このため従来は、周囲の温度
変化を最小限に抑えるために恒温室内で試験を行った
り、あるいは周囲温度が一定値に落ち着くまで待ってか
ら試験を行うようにしていた。しかしながら、恒温室を
用いる場合にはその分コストと手間がかかり、また周囲
温度が落ち着くまで待つ方法では試験までに時間がかか
るという不都合がある。
【０００４】本発明の目的は、周囲温度が変化しても温
度ドリフトによる誤差のない正確な測定結果が得られる
超微小材料試験機を提供することにある。
度ドリフトによる誤差のない正確な測定結果が得られる
超微小材料試験機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧子を変位さ
せ、指令された荷重で圧子を試料に押圧させる駆動手段
と、圧子の変位量を検出する変位計と、試料押圧時に検
出された圧子の変位量を測定値として得る測定手段とを
備えた超微小材料試験機に適用される。そして、前記試
料に負荷をかける直前または直後であって、駆動手段が
非作動でかつ圧子による試料への負荷が略ゼロの状態
で、予め定められた所定時間における圧子の変位量を変
位計の出力から得、その変位量を温度ドリフト情報とし
て出力する出力手段を備え、これにより上記問題点を解
決する。
せ、指令された荷重で圧子を試料に押圧させる駆動手段
と、圧子の変位量を検出する変位計と、試料押圧時に検
出された圧子の変位量を測定値として得る測定手段とを
備えた超微小材料試験機に適用される。そして、前記試
料に負荷をかける直前または直後であって、駆動手段が
非作動でかつ圧子による試料への負荷が略ゼロの状態
で、予め定められた所定時間における圧子の変位量を変
位計の出力から得、その変位量を温度ドリフト情報とし
て出力する出力手段を備え、これにより上記問題点を解
決する。
【０００６】
【作用】圧子を変位させるための駆動手段が作動してお
らず、かつ圧子による試料への負荷が略ゼロの状態で、
予め定められた所定時間における圧子の変位量が得ら
れ、これが温度ドリフト情報として出力される。この温
度ドリフト情報に基づいて、試料押圧時に変位計で測定
された圧子の変位量（測定値）を補正することにより、
温度ドリフトによる誤差のない正確な変位量が得られ
る。
らず、かつ圧子による試料への負荷が略ゼロの状態で、
予め定められた所定時間における圧子の変位量が得ら
れ、これが温度ドリフト情報として出力される。この温
度ドリフト情報に基づいて、試料押圧時に変位計で測定
された圧子の変位量（測定値）を補正することにより、
温度ドリフトによる誤差のない正確な変位量が得られ
る。
【０００７】
−第１の実施例− 図１〜図４により本発明の第１の実施例を説明する。図
１は本発明に係る超微小材料試験機の全体構成図であ
る。２は枠体１の下部に昇降可能に支持された試料台、
３は試料台２上にＸ−Ｙ方向に移動可能に載置されたス
テージであり、このステージ３上に試料ＴＰが保持され
る。１０は、枠体１内に設けられた自動平衡型電子天秤
タイプの荷重装置であり、図２にその構造を模式的に示
す。
１は本発明に係る超微小材料試験機の全体構成図であ
る。２は枠体１の下部に昇降可能に支持された試料台、
３は試料台２上にＸ−Ｙ方向に移動可能に載置されたス
テージであり、このステージ３上に試料ＴＰが保持され
る。１０は、枠体１内に設けられた自動平衡型電子天秤
タイプの荷重装置であり、図２にその構造を模式的に示
す。
【０００８】図２において、１１は、支点１２を中心に
回動可能に支持された天秤式負荷伝達レバーであり、こ
のレバー１１の一端部上方には、レバー駆動用の電磁コ
イル１３が設けられている。制御装置３０（図１）から
電磁コイル１３に直流負荷電流が供給されると、レバー
１１を上方に引き上げる電磁力が発生し、これにより支
点１２を中心にレバー１１が反時計回り方向に回動す
る。レバー１１の他端部は、板ばね１４を介して連結棒
１５に連結され、連結棒１５の下端部に試料ＴＰを押圧
する圧子１６が設けられている。圧子１６は、レバー１
１の反時計回り方向の回動に伴って下方に変位し、上記
ステージ３上の試料ＴＰに押圧される。その際の押圧荷
重は上記電磁コイル１３の電磁力、すなわち電磁コイル
１３への負荷電流に依存する。
回動可能に支持された天秤式負荷伝達レバーであり、こ
のレバー１１の一端部上方には、レバー駆動用の電磁コ
イル１３が設けられている。制御装置３０（図１）から
電磁コイル１３に直流負荷電流が供給されると、レバー
１１を上方に引き上げる電磁力が発生し、これにより支
点１２を中心にレバー１１が反時計回り方向に回動す
る。レバー１１の他端部は、板ばね１４を介して連結棒
１５に連結され、連結棒１５の下端部に試料ＴＰを押圧
する圧子１６が設けられている。圧子１６は、レバー１
１の反時計回り方向の回動に伴って下方に変位し、上記
ステージ３上の試料ＴＰに押圧される。その際の押圧荷
重は上記電磁コイル１３の電磁力、すなわち電磁コイル
１３への負荷電流に依存する。
【０００９】また図１の符号１７は、連結棒１５、すな
わち圧子１６の変位量を検出する差動トランス式の変位
計であり、その検出値である圧子１６の変位量が制御装
置３０に入力される。４１は、制御装置３０から出力さ
れる圧子１６の変位量をリアルタイムで記録する記録計
である。なお図１において、２０は、対物レンズ２１，
接眼レンズ２２などを有する光学モニタ装置であり、試
料ＴＰの表面で試験を行う位置を測定したり、圧子１６
によって付けられた試料ＴＰのくぼみの状態を作業者が
観察するために用いられる。
わち圧子１６の変位量を検出する差動トランス式の変位
計であり、その検出値である圧子１６の変位量が制御装
置３０に入力される。４１は、制御装置３０から出力さ
れる圧子１６の変位量をリアルタイムで記録する記録計
である。なお図１において、２０は、対物レンズ２１，
接眼レンズ２２などを有する光学モニタ装置であり、試
料ＴＰの表面で試験を行う位置を測定したり、圧子１６
によって付けられた試料ＴＰのくぼみの状態を作業者が
観察するために用いられる。
【００１０】次に、図３のフローチャートおよび図４の
タイムチャートも参照して実施例の動作を説明する。試
料ＴＰの硬さ試験を行うにあたり、図１の如く試料ＴＰ
をステージ３上に載置し、ステージ３をＸ−Ｙ方向に移
動させて試料ＴＰが圧子１６の真下に位置するよう位置
決めするとともに、圧子１６が試料ＴＰと無負荷状態で
接触するように試料台２の高さを調節する。ここで、圧
子１６を完全な無負荷状態で試料ＴＰと接触させるのは
困難であるから、実際には圧子１６と試料ＴＰとの間に
は若干の隙間があいた状態となる。図４の時点Ｔ０で不
図示の操作部材により押圧荷重を指令すると、制御装置
３０内で図３に示すプログラムが起動される。制御装置
３０はまずステップＳ１で所定の負荷電流を電磁コイル
１３に供給する。これにより、負荷伝達レバー１１を上
方に引き上げる電磁力が発生してレバー１１が支点１２
を中心に反時計回り方向に回動し、板ばね１４および連
結棒１５を介して圧子１６が図４（ｂ）に示すように徐
々に変位する。
タイムチャートも参照して実施例の動作を説明する。試
料ＴＰの硬さ試験を行うにあたり、図１の如く試料ＴＰ
をステージ３上に載置し、ステージ３をＸ−Ｙ方向に移
動させて試料ＴＰが圧子１６の真下に位置するよう位置
決めするとともに、圧子１６が試料ＴＰと無負荷状態で
接触するように試料台２の高さを調節する。ここで、圧
子１６を完全な無負荷状態で試料ＴＰと接触させるのは
困難であるから、実際には圧子１６と試料ＴＰとの間に
は若干の隙間があいた状態となる。図４の時点Ｔ０で不
図示の操作部材により押圧荷重を指令すると、制御装置
３０内で図３に示すプログラムが起動される。制御装置
３０はまずステップＳ１で所定の負荷電流を電磁コイル
１３に供給する。これにより、負荷伝達レバー１１を上
方に引き上げる電磁力が発生してレバー１１が支点１２
を中心に反時計回り方向に回動し、板ばね１４および連
結棒１５を介して圧子１６が図４（ｂ）に示すように徐
々に変位する。
【００１１】一定時間経過後、圧子１６が試料ＴＰとま
だ非接触の状態で、ステップＳ２において電磁コイル１
３への負荷電流の供給を停止し（時点Ｔ１）、ステップ
Ｓ３でタイマをスタートさせ、ステップＳ４で所定時間
ｔ１だけ待ってからステップＳ５でタイマをストップす
る（時点Ｔ２）。ここで、周囲の温度変化があった場合
には、電磁コイル１３へ負荷電流の供給を断っても温度
ドリフトによって圧子１６は図示の如く変位する。ステ
ップＳ６では、上記時間ｔ１における圧子１６の変位量
を読み取り、これを温度ドリフトによる誤差補正因子
（温度ドリフト情報）として変数Ｄｄ（ｔ１）に格納す
る。
だ非接触の状態で、ステップＳ２において電磁コイル１
３への負荷電流の供給を停止し（時点Ｔ１）、ステップ
Ｓ３でタイマをスタートさせ、ステップＳ４で所定時間
ｔ１だけ待ってからステップＳ５でタイマをストップす
る（時点Ｔ２）。ここで、周囲の温度変化があった場合
には、電磁コイル１３へ負荷電流の供給を断っても温度
ドリフトによって圧子１６は図示の如く変位する。ステ
ップＳ６では、上記時間ｔ１における圧子１６の変位量
を読み取り、これを温度ドリフトによる誤差補正因子
（温度ドリフト情報）として変数Ｄｄ（ｔ１）に格納す
る。
【００１２】次にステップＳ７では、指令された荷重に
応じた負荷電流を電磁コイル１３に供給し、再び圧子１
６の変位を開始させるとともに、ステップＳ８でタイマ
をスタートさせる。圧子１６は、時点Ｔ３で試料ＴＰに
接触し、図４（ｂ）に示すように変位しつつ試料ＴＰに
食い込んでゆく。ステップＳ９では、タイマスタートか
らの経過時間ｔを計測するとともに、この時間ｔにおけ
る圧子１６の変位量を変位計１７の出力から検出し、そ
の値を測定値として変数Ｄｍ（ｔ）に格納する。この測
定値Ｄｍ（ｔ）は、温度ドリフトによる誤差を含んでい
るので、この誤差を除去すべくステップＳ１０におい
て、上記誤差補正因子（時間ｔ１における温度ドリフト
による圧子の変位量）Ｄｄ（ｔ１）を用いて次式により
補正を行い、真の変位量Ｄｒ（ｔ）を演算する。 Ｄｒ（ｔ）＝Ｄｍ（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ ここで、｛（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ｝は、時間ｔに
おける温度ドリフトによる誤差に相当する。演算された
変位量Ｄｒ（ｔ）は制御装置３０内のメモリに記憶され
る。
応じた負荷電流を電磁コイル１３に供給し、再び圧子１
６の変位を開始させるとともに、ステップＳ８でタイマ
をスタートさせる。圧子１６は、時点Ｔ３で試料ＴＰに
接触し、図４（ｂ）に示すように変位しつつ試料ＴＰに
食い込んでゆく。ステップＳ９では、タイマスタートか
らの経過時間ｔを計測するとともに、この時間ｔにおけ
る圧子１６の変位量を変位計１７の出力から検出し、そ
の値を測定値として変数Ｄｍ（ｔ）に格納する。この測
定値Ｄｍ（ｔ）は、温度ドリフトによる誤差を含んでい
るので、この誤差を除去すべくステップＳ１０におい
て、上記誤差補正因子（時間ｔ１における温度ドリフト
による圧子の変位量）Ｄｄ（ｔ１）を用いて次式により
補正を行い、真の変位量Ｄｒ（ｔ）を演算する。 Ｄｒ（ｔ）＝Ｄｍ（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ ここで、｛（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ｝は、時間ｔに
おける温度ドリフトによる誤差に相当する。演算された
変位量Ｄｒ（ｔ）は制御装置３０内のメモリに記憶され
る。
【００１３】上記ステップＳ９，Ｓ１０の処理は、ステ
ップＳ１１でタイマスタートから所定時間が経過したと
判定されまで繰返し行われ、所定時間が経過するとステ
ップＳ１２でタイマをストップさせて処理を終了させ
る。ここで、所定時間が経過する前の時点Ｔ４で試料Ｔ
Ｐへの押圧荷重が指令値に達し、これにより圧子１６は
自動的に停止する。上式により演算され記憶された変位
量Ｄｒ（ｔ）は、例えば荷重−変位曲線として記録計４
１で記録され、その記録結果から試料ＴＰの硬さが判定
される。
ップＳ１１でタイマスタートから所定時間が経過したと
判定されまで繰返し行われ、所定時間が経過するとステ
ップＳ１２でタイマをストップさせて処理を終了させ
る。ここで、所定時間が経過する前の時点Ｔ４で試料Ｔ
Ｐへの押圧荷重が指令値に達し、これにより圧子１６は
自動的に停止する。上式により演算され記憶された変位
量Ｄｒ（ｔ）は、例えば荷重−変位曲線として記録計４
１で記録され、その記録結果から試料ＴＰの硬さが判定
される。
【００１４】以上の手順によれば、圧子１６が試料ＴＰ
に当接する前に電磁コイル１３への負荷電流が断たれ、
この状態、つまり圧子１６による試料への負荷がゼロの
状態で所定時間ｔ１における圧子の変位量（温度ドリフ
トによる変位量）Ｄｄ（ｔ１）が誤差補正因子として検
出されるとともに、試料押圧時にリアルタイムで検出さ
れる圧子の変位量Ｄｍ（ｔ）がその都度｛（Ｄｄ（ｔ
１）／ｔ１）・ｔ｝にて補正されるので、周囲の温度変
化があっても温度ドリフトによる誤差のない正確な変位
量Ｄｒ（ｔ）を得ることができる。
に当接する前に電磁コイル１３への負荷電流が断たれ、
この状態、つまり圧子１６による試料への負荷がゼロの
状態で所定時間ｔ１における圧子の変位量（温度ドリフ
トによる変位量）Ｄｄ（ｔ１）が誤差補正因子として検
出されるとともに、試料押圧時にリアルタイムで検出さ
れる圧子の変位量Ｄｍ（ｔ）がその都度｛（Ｄｄ（ｔ
１）／ｔ１）・ｔ｝にて補正されるので、周囲の温度変
化があっても温度ドリフトによる誤差のない正確な変位
量Ｄｒ（ｔ）を得ることができる。
【００１５】以上の実施例の構成において、負荷伝達レ
バー１２，電磁コイル１３，連結棒１５が駆動手段を、
制御装置３０が測定手段および補正値出力手段をそれぞ
れ構成する。
バー１２，電磁コイル１３，連結棒１５が駆動手段を、
制御装置３０が測定手段および補正値出力手段をそれぞ
れ構成する。
【００１６】−第２の実施例− 次に、図５および図６により第２の実施例を説明する。
第１の実施例では、試料負荷時の圧子１６の変位量を検
出して試料ＴＰの硬さを判断する試験方法について説明
したが、本実施例では、試料ＴＰを負荷した後にその負
荷荷重を除去し、この除荷時の圧子変位量をも検出して
試料ＴＰの特性を判断するようにしたものである。また
本実施例では、温度ドリフトによる誤差補正因子を除荷
後に求め、この補正因子に基づいて測定値を補正する。
第１の実施例では、試料負荷時の圧子１６の変位量を検
出して試料ＴＰの硬さを判断する試験方法について説明
したが、本実施例では、試料ＴＰを負荷した後にその負
荷荷重を除去し、この除荷時の圧子変位量をも検出して
試料ＴＰの特性を判断するようにしたものである。また
本実施例では、温度ドリフトによる誤差補正因子を除荷
後に求め、この補正因子に基づいて測定値を補正する。
【００１７】図５は本実施例における手順を示し、ステ
ップＳ２１で電磁コイル１３に負荷電流を供給して圧子
１６の変位を開始させるとともに、ステップＳ２２でタ
イマをスタートさせる。ステップＳ２３ではタイマスタ
ート後の経過時間ｔにおける圧子の変位量Ｄｍ１（ｔ）
を検出し、これを記憶する。圧子１６は、例えば図６の
時点Ｔ１１で試料ＴＰに当接し、以降は図６（ｂ）に示
すように圧子１６が変位して試料ＴＰに食い込んでゆ
く。ステップＳ２４で負荷荷重が指令値に達するまでス
テップＳ２３の処理を繰返し行い、負荷荷重が指令値に
達するとステップＳ２５にて電磁コイル１３への負荷電
流を徐々に減少させて除荷を行う（時点Ｔ１２）。この
除荷に伴って試料ＴＰが元の状態に復元しようとするか
ら、圧子１６は上述とは逆方向に変位する。
ップＳ２１で電磁コイル１３に負荷電流を供給して圧子
１６の変位を開始させるとともに、ステップＳ２２でタ
イマをスタートさせる。ステップＳ２３ではタイマスタ
ート後の経過時間ｔにおける圧子の変位量Ｄｍ１（ｔ）
を検出し、これを記憶する。圧子１６は、例えば図６の
時点Ｔ１１で試料ＴＰに当接し、以降は図６（ｂ）に示
すように圧子１６が変位して試料ＴＰに食い込んでゆ
く。ステップＳ２４で負荷荷重が指令値に達するまでス
テップＳ２３の処理を繰返し行い、負荷荷重が指令値に
達するとステップＳ２５にて電磁コイル１３への負荷電
流を徐々に減少させて除荷を行う（時点Ｔ１２）。この
除荷に伴って試料ＴＰが元の状態に復元しようとするか
ら、圧子１６は上述とは逆方向に変位する。
【００１８】ステップＳ２６では、圧子の変位量Ｄｍ２
（ｔ）を検出し、これを記憶する。ステップＳ２７で負
荷荷重が略ゼロと判定されるまでステップＳ２６を繰返
し、負荷荷重が略ゼロと判定されると、圧子１６が略無
負荷状態で試料ＴＰに当接していると判断してステップ
Ｓ２８に進み、タイマをリセットして再度スタートさせ
る。ステップＳ２９では所定時間ｔ１が経過するまで待
ち、所定時間ｔ１が経過するとステップＳ３０でタイマ
をストップするとともに、ステップＳ３１で上記時間ｔ
１における圧子１６の変位量Ｄｄ（ｔ１）を変位計１７
から読み込んでステップＳ３２に進む。ステップＳ３２
では、記憶されている各時点における変位量Ｄｍ１
（ｔ），Ｄｍ２（ｔ）を順に読み出し、Ｄｄ（ｔ１）を
用いて次式により真の変位量Ｄｒ１，Ｄｒ２を演算し、
記憶する。 Ｄｒ１（ｔ）＝Ｄｍ１（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ Ｄｒ２（ｔ）＝Ｄｍ２（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ 演算され記憶された変位量Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）
は、例えば荷重−変位曲線として記録計４１で記録さ
れ、その記録結果から試料ＴＰの特性が判定される。
（ｔ）を検出し、これを記憶する。ステップＳ２７で負
荷荷重が略ゼロと判定されるまでステップＳ２６を繰返
し、負荷荷重が略ゼロと判定されると、圧子１６が略無
負荷状態で試料ＴＰに当接していると判断してステップ
Ｓ２８に進み、タイマをリセットして再度スタートさせ
る。ステップＳ２９では所定時間ｔ１が経過するまで待
ち、所定時間ｔ１が経過するとステップＳ３０でタイマ
をストップするとともに、ステップＳ３１で上記時間ｔ
１における圧子１６の変位量Ｄｄ（ｔ１）を変位計１７
から読み込んでステップＳ３２に進む。ステップＳ３２
では、記憶されている各時点における変位量Ｄｍ１
（ｔ），Ｄｍ２（ｔ）を順に読み出し、Ｄｄ（ｔ１）を
用いて次式により真の変位量Ｄｒ１，Ｄｒ２を演算し、
記憶する。 Ｄｒ１（ｔ）＝Ｄｍ１（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ Ｄｒ２（ｔ）＝Ｄｍ２（ｔ）−（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔ 演算され記憶された変位量Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）
は、例えば荷重−変位曲線として記録計４１で記録さ
れ、その記録結果から試料ＴＰの特性が判定される。
【００１９】以上の手順によれば、圧子１６により試料
ＴＰに荷重が負荷された後、その負荷が除去され、負荷
時および除荷時に圧子１６の変位量Ｄｍ１（ｔ），Ｄｍ
２（ｔ）がリアルタイムで測定され記憶される。また、
除荷後、圧子１６が試料ＴＰに略無負荷状態で接触した
状態で、所定時間ｔ１における圧子の変位量（温度ドリ
フトによる変位量）Ｄｄ（ｔ１）が誤差補正因子として
検出され、（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔにより上記記憶
された変位量Ｄｍ１（ｔ），Ｄｍ２が補正される。した
がって、周囲の温度変化があっても温度ドリフトによる
誤差のない正確な変位量Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）を
得ることができる。
ＴＰに荷重が負荷された後、その負荷が除去され、負荷
時および除荷時に圧子１６の変位量Ｄｍ１（ｔ），Ｄｍ
２（ｔ）がリアルタイムで測定され記憶される。また、
除荷後、圧子１６が試料ＴＰに略無負荷状態で接触した
状態で、所定時間ｔ１における圧子の変位量（温度ドリ
フトによる変位量）Ｄｄ（ｔ１）が誤差補正因子として
検出され、（Ｄｄ（ｔ１）／ｔ１）・ｔにより上記記憶
された変位量Ｄｍ１（ｔ），Ｄｍ２が補正される。した
がって、周囲の温度変化があっても温度ドリフトによる
誤差のない正確な変位量Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）を
得ることができる。
【００２０】ここで、特に試料ＴＰを加熱して上述した
試験を行う場合には、試験機を構成する各部分の温度差
が大きくなるから、試料押圧時に圧子１６と試料ステー
ジ３との間の温度差に応じた温度ドリフトが発生する。
したがって、この温度ドリフトによる誤差を除去するに
は、圧子１６が試料ＴＰに無負荷で接触した状態で温度
ドリフトによる変位量Ｄｄ（ｔ１）を誤差補正因子とし
て検出することが精度的に望ましい。本実施例では、負
荷荷重を除荷した後の圧子１６が試料ＴＰに無負荷で接
触している状態で上記Ｄｄ（ｔ１）を検出し、このＤｄ
（ｔ１）に基づいて補正を行っているので、例えば加熱
試験時のように圧子１６とステージ３との間の温度差に
応じた温度ドリフトが発生した場合でも、正確な変位量
Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）を得ることができる。
試験を行う場合には、試験機を構成する各部分の温度差
が大きくなるから、試料押圧時に圧子１６と試料ステー
ジ３との間の温度差に応じた温度ドリフトが発生する。
したがって、この温度ドリフトによる誤差を除去するに
は、圧子１６が試料ＴＰに無負荷で接触した状態で温度
ドリフトによる変位量Ｄｄ（ｔ１）を誤差補正因子とし
て検出することが精度的に望ましい。本実施例では、負
荷荷重を除荷した後の圧子１６が試料ＴＰに無負荷で接
触している状態で上記Ｄｄ（ｔ１）を検出し、このＤｄ
（ｔ１）に基づいて補正を行っているので、例えば加熱
試験時のように圧子１６とステージ３との間の温度差に
応じた温度ドリフトが発生した場合でも、正確な変位量
Ｄｒ１（ｔ），Ｄｒ２（ｔ）を得ることができる。
【００２１】なお、第２の実施例において、さほど厳密
な精度を必要としないときには、第１の実施例と同様に
圧子１６が試料ＴＰに当接する前に誤差補正因子Ｄｄ
（ｔ１）を検出し、これに基づいて補正を行うようにし
てもよい。また、第１の実施例のように除荷時の変位量
を検出しない試験においても、除荷することにより圧子
１６が試料ＴＰに無負荷で接触する状態を得、このとき
の温度ドリフトによる変位量Ｄｄ（ｔ１）を検出して補
正を行うようにしてもよい。さらに以上では、試験機を
構成する制御装置３０内で誤差補正因子Ｄｄ（ｔ１）の
検出と、試料押圧時の圧子１６の変位量Ｄｍ（ｔ）の測
定と、上記Ｄｄ（ｔ１）に基づくＤｍ（ｔ）の補正とを
行う例を示したが、試験機側では誤差補正因子Ｄｄ（ｔ
１）と変位量Ｄｍ（ｔ）の測定のみを行い、補正は、他
の装置で行ったり、あるいは人手によって行うようにし
てもよい。
な精度を必要としないときには、第１の実施例と同様に
圧子１６が試料ＴＰに当接する前に誤差補正因子Ｄｄ
（ｔ１）を検出し、これに基づいて補正を行うようにし
てもよい。また、第１の実施例のように除荷時の変位量
を検出しない試験においても、除荷することにより圧子
１６が試料ＴＰに無負荷で接触する状態を得、このとき
の温度ドリフトによる変位量Ｄｄ（ｔ１）を検出して補
正を行うようにしてもよい。さらに以上では、試験機を
構成する制御装置３０内で誤差補正因子Ｄｄ（ｔ１）の
検出と、試料押圧時の圧子１６の変位量Ｄｍ（ｔ）の測
定と、上記Ｄｄ（ｔ１）に基づくＤｍ（ｔ）の補正とを
行う例を示したが、試験機側では誤差補正因子Ｄｄ（ｔ
１）と変位量Ｄｍ（ｔ）の測定のみを行い、補正は、他
の装置で行ったり、あるいは人手によって行うようにし
てもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、前記試料に負荷をかけ
る直前または直後であって、圧子を変位させるための駆
動手段が非作動でかつ圧子による試料への負荷が略ゼロ
の状態で、予め定められた所定時間における圧子の変位
量を温度ドリフト情報として得るようにしたので、その
補正因子に基づいて試料押圧時の圧子の変位量（測定
値）を補正することにより、周囲温度が変化しても温度
ドリフトによる誤差のない正確な圧子変位量が得られ
る。したがって、従来のように恒温室を用いたり、周囲
温度が落ち着くまで待つ必要がなくなり、コストダウン
が図れるとともに、試験を迅速に行うことが可能とな
る。
る直前または直後であって、圧子を変位させるための駆
動手段が非作動でかつ圧子による試料への負荷が略ゼロ
の状態で、予め定められた所定時間における圧子の変位
量を温度ドリフト情報として得るようにしたので、その
補正因子に基づいて試料押圧時の圧子の変位量（測定
値）を補正することにより、周囲温度が変化しても温度
ドリフトによる誤差のない正確な圧子変位量が得られ
る。したがって、従来のように恒温室を用いたり、周囲
温度が落ち着くまで待つ必要がなくなり、コストダウン
が図れるとともに、試験を迅速に行うことが可能とな
る。
【図１】本発明に係る超微小材料試験機の一実施例の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】圧子変位機構の構成を示す図である。
【図３】第１の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図４】第１の実施例の動作を説明するタイムチャート
である。
である。
【図５】第２の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図６】第２の実施例の動作を説明するタイムチャート
である。
である。
１ 枠体 ２ 試料台 ３ ステージ １０ 荷重装置 １１ 負荷伝達レバー １２ 支点 １３ 電磁コイル １４ 板ばね １５ 連結棒 １６ 圧子 １７ 変位計 ３０ 制御装置 ４１ 記録計 ＴＰ 試料
Claims (1)
- 【請求項１】 圧子を変位させ、指令された荷重で圧子
を試料に押圧させる駆動手段と、前記圧子の変位量を検
出する変位計と、前記試料押圧時に検出された圧子の変
位量を測定値として得る測定手段とを備えた超微小材料
試験機において、前記試料に負荷をかける直前または直
後であって、前記駆動手段が非作動でかつ圧子による前
記試料への負荷が略ゼロの状態で、予め定められた所定
時間における圧子の変位量を前記変位計の出力から得、
その変位量を温度ドリフト情報として出力する出力手段
を備えたことを特徴とする超微小材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13518392A JP3278899B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超微小材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13518392A JP3278899B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超微小材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332908A JPH05332908A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3278899B2 true JP3278899B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=15145779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13518392A Expired - Fee Related JP3278899B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 超微小材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278899B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4671045B2 (ja) * | 2006-10-10 | 2011-04-13 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機 |
| JP7141296B2 (ja) * | 2018-10-03 | 2022-09-22 | 株式会社ミツトヨ | 硬さ試験機 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP13518392A patent/JP3278899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05332908A (ja) | 1993-12-17 |
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