JP3624607B2 - Surface hardness measuring device - Google Patents

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JP3624607B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の表面硬度などの物性値を測定する表面硬さ測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、試料のビッカース硬さ、ヌープ硬さなどを測定する表面硬さ測定装置が知られているが、とくに、半導体デバイスや磁気ディスクなど基板上に形成した軟質の薄膜やバルク材の局所や極表面の硬度を測定するためには、試験荷重が非常に小さい微小硬度計などの表面硬さ測定装置が用いられている。
【0003】
このような表面硬さ測定装置においては、圧子はカンチレバーに取り付けられ、圧電素子などにより圧子を載置台に載置された試料に向けて移動し、圧子が試料に接触した時点からの圧子の上方への変位を光学的変位測定計あるいは静電容量変位計などの非接触型の変位計により、μmあるいはnmのオーダーで測定するとともに、圧子から試料に加えられる荷重を、圧子の変位とカンチレバーのばね定数により演算し、これにより試料の硬度を測定するものである。
【0004】
ここで、圧子の試料への接触は以下のようにして検出している。すなわち、圧子が試料に接触する前と後とでは、圧子の移動速度が変化するものである。したがって、図5に示すように、経過時間に対する圧子の変位をプロットし、速度変化前の点Q1,Q2を結ぶ直線L1と、速度変化後の点Q10,Q20とを結ぶ直線L2との交点X0を求め、この点X0を圧子が試料に接触した点として検出する。
そして、この接触点を検出後、圧子を所定の負荷測度にて降下させる一方、圧子による負荷を検出して所定の設定荷重となるまでその負荷速度にて圧子を降下させて試料に圧痕を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように圧子と試料との接触点を検出するものにおいては、圧子と試料とが接触した後に上記図5に示す点Q10,Q20の2点を検出して接触点を求めるものであるため、実際には接触時から遅れて測定を開始することとなってしまう。
本発明の目的は、圧子と試料との接触後直ちに測定を開始することができる表面硬さ測定装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図1および図2を参照して説明すると、請求項1の発明は、圧子4と、圧子4が配設されたカンチレバー3と、カンチレバー3に歪みを与える負荷手段17と、試料Tを保持する載置台20と、圧子4の変位を測定して変位信号を出力する変位計11とを備え試料T表面に圧子4を押し込み、該圧子4の押込力と押込深さとに基づいて前記試料の物性値を測定するに先立って、圧子4と試料Tとが接触した接触点を測定開始位置とする表面硬さ測定装置に適用され、測定開始位置を設定するため、圧子4を基準位置に設定して載置台20を上昇させ、変位計11の変位信号の出力変化を判定して圧子4が試料Tに接触したことを検出する検出制御手段30を備えたことにより上記目的を達成する。
【0007】
請求項2の発明は、基準位置は変位計11の変位信号の出力がゼロの位置であり、検出制御手段30は、載置台20を第1の移動量ずつ上方へ移動させ、変位信号がゼロから変化したときに載置台20の上方への移動を停止し、載置台20を該停止位置から第2の移動量降下させ、降下させた方向の鉛直方向に載置台を移動させて接触点探索初期位置に設定するものである。
【0008】
請求項3の発明は、基準位置は、圧子4を所定量載置台20側に移動して変位計11から変位信号を出力させた位置であり、載置台20を第1の移動量より小さい第3の移動量ずつ上昇させ、変位信号が変化したときに載置台20を停止し、停止位置を圧子4が試料Tに接触した位置として検出し、接触した位置を測定開始位置とする
【0009】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本実施の形態に係る表面硬さ測定装置における負荷機構の構成を示す図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る表面硬さ測定装置の負荷機構6は、コ字状の負荷機構本体8に形成された貫通孔8Aに変位計アジャスト機構9が取り付けられており、変位計アジャスト機構9には、不図示の移動機構により負荷軸Z方向に往復移動するプランジャ10が取り付けられている。負荷機構本体8の下部8Bの上面には試料Tを載置するための載置台20が取り付けられている。載置台20は不図示の移動機構により負荷軸Z方向および2次元方向(紙面に垂直なX方向および紙面左右方向であるY方向)に移動可能とされており、とくに負荷軸Z方向においてはピエゾアクチュエータ21により微小変位可能とされている。また、載置台20は磁力により試料Tを保持可能とされている。プランジャ10の先端は下面に変位計11が固定された変位計取付部12に当接している。変位計取付部12はばね13により図1の上方に付勢されており、これにより、プランジャ10の上下移動に伴って変位計11が負荷軸Z方向に沿って上下に移動する。
【0011】
負荷機構6の図1における左方には、フレーム14内に取り付けられたピエゾアクチュエータ17が設けられている。ピエゾアクチュエータ17の上端は、球座15を介してねじ16により負荷機構本体8に固定されており、下端にはフレーム2が取り付けられている。フレーム2には板ばねからなる両持ち式のカンチレバー3を介して圧子4が取り付けられている。フレーム14はピエゾアクチュエータ17を通電すると負荷軸Z方向に伸び、通電を遮断すると負荷軸Z方向に縮む。これにより、フレーム2に取り付けられた圧子4が、ピエゾアクチュエータ17の変位に応じて負荷軸Z方向に沿って上下に移動する。また、フレーム14にはピエゾアクチュエータ17の変位を測定するためのゲージ(不図示)が貼付されている。
【0012】
次いで、本実施の形態の動作について説明する。図2は本実施の形態に係る表面硬さ測定装置における処理部の構成を示すブロック図、図3および図4は本実施の形態の動作を説明するフローチャートである。図2に示すように、処理部は、CPU30とメモリ31とからなる。CPU30には、上述したピエゾアクチュエータ17,21および変位計11が接続されている。
まず、ステップS1において載置台20の上面に試料Tを載置する。そして、不図示の光学顕微鏡により試料Tの表面にピントを合わせる。ステップS3においては載置台20の移動の際の安全のために載置台20を一旦下降させ、ステップS4において載置台20をXY方向に移動して試料Tを圧子4の下方に移動する。なお、上記ステップS1〜ステップS4はCPU30により行われるものではなく、使用者が載置台20を手動にて駆動することにより行うものである。
【0013】
次のステップS5において、載置台20のピエゾアクチュエータ21を駆動して、載置台20を1ステップ(例えば21nm)上方へ移動する。ステップS6においては、試料Tが圧子4に接触して変位計11から変位信号が出力されたか否かが判断される。ステップS6が否定された場合は、ステップS5に戻ってステップS5およびステップS6の処理を繰り返す。ステップS6が肯定された場合は、ステップS7において変位計11から変位信号が出力された時点における載置台20のZ方向の位置を初期位置として記憶する。次のステップS8においては、載置台20を5μm下降して試料Tを圧子4から離反させ、ステップS9において載置台20をXY方向に例えば20μm移動して、上記ステップS6における圧子4と試料Tとの接触により試料Tに形成された圧痕の位置を圧子4の下方から移動させる。そして、ステップS10において、カンチレバー3を1ステップ(例えば1nm)下方へ移動する。この状態においては、変位計11からの出力は、初期位置から1nm下降した位置となる。
【0014】
次のステップS11(図4参照)においては、圧子4と試料Tとの接触を検出するために、載置台20を1ステップ(例えば1nm)上方へ移動する。そして次のステップS12において、カンチレバー3が1nmの変位から変位したか否かを変位計11から出力される変位信号により判断する。ステップS12が否定された場合は、ステップS11に戻り、ステップS11およびステップS12の処理を繰り返す。ステップS12が肯定された場合は、この時点において圧子4が試料Tに接触したものとして、次のステップS13において、ピエゾアクチュエータ17を予め定められた負荷速度に応じて伸長する。また、ステップS13において変位計11のゼロリセットも行われる。そして、ステップS14において、変位計11の出力が正、負あるいはゼロのいずれであるかが判断される。
【0015】
ステップS14において変位計11の出力が正、すなわち、圧子4が試料Tに押圧されてカンチレバー3が上方へ変位している場合は、ピエゾアクチュエータ17の伸びに拘わらずZ方向の位置が変位しないように、ステップS15において載置台20を下降するよう載置台20をフィードバック制御する。ステップS14において変位計11の出力がゼロの場合は、ステップS16において載置台20を停止する。ステップS14において変位計11の出力が負の場合は、変位計11の出力が正の場合とは逆にステップS17において載置台20を上昇する。このように、載置台20のZ方向への移動をフィードバック制御することにより、カンチレバー3に加えられる歪みは負荷速度に対応した値を保つことができる。
【0016】
そして、ステップS18において、圧子4の保持時間や最大荷重などの予め定められた試験条件に達したか否かが判断される。すなわち、圧子4が試料Tに当接してからの変位量を変位計11により計測するとともに、CPU30によりこの変位量とカンチレバー3のばね定数との積を算出し、試料Tへの負荷を演算する。そして、演算された負荷が予め定められた最大荷重となり、あるいは所定の荷重にて予め定められた所定時間保持されると、予め定められた試験条件に達したものとしてステップS18が肯定される。一方、ステップS18が否定された場合は、ステップS13に戻り、ステップS13〜ステップS17の処理を繰り返す。
【0017】
このようにして、試料Tへの圧子4による負荷が終了した後、ピエゾアクチュエータ17への通電を遮断して圧子4を試料Tから離れる方向に移動し、試料Tへの負荷を終了する。そして、圧子4による圧痕が形成された試料Tを載置台20から取り外し、別に設けられた顕微鏡などにより圧痕の形状を計測し、この形状と上記演算装置により演算された試料Tへの負荷とにより試料Tの硬度を演算する。そして、試験結果のデータをステップS19においてメモリ31に保存して処理を終了する。
【0018】
このように、圧子4と試料Tの表面とが接触する前に、カンチレバー3を下降して圧子4に変位を与えて試験を開始すると、上述したフィードバック制御により圧子4の変位を元に戻そうとするため、載置台20は上昇する。そして、試料Tが圧子4に接触して荷重を生じると、カンチレバー3に歪みを生じ、圧子4の位置が変化するため、この変位を変位計11により検出して試料Tと圧子4とが接触したことを検出することができる。
したがって、本実施の形態においては、従来の表面硬さ測定装置のように、実際に圧子4と試料Tとが接触してからしばらくたった後に測定を始めるものと比較して、圧子4と試料Tとが接触してから直ちに計測を始めることができるため、つまり、圧子4と試料Tとが接触した位置を測定開始位置とすることができるため、試料Tの硬さを正確に測定することができる。
【0019】
なお、上記実施の形態においては、CPU30において、上記図3および図4に示すフローチャートにしたがって処理を行うようにしているが、上述したフィードバック制御を行う回路を設け、この回路によりハード的に処理を行うようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、カンチレバー3を両持ち式としているが、片持ち式であってもよい。
【0020】
以上の実施の形態と請求項との対応において、ピエゾアクチュエータ17が負荷手段を、CPU30が検出制御手段を構成する。
【0021】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、変位計の変位信号の出力変化を判定し、圧子が試料に接触したことを検出するようにしたため、従来のように、圧子が試料に接触した前後の圧子の速度の変化を示す直線を求め、この直線の交点を圧子と試料との接触点とするものと比較して、圧子と試料との接触後に、直ちに硬度の測定を開始することができ、つまり、圧子4と試料Tとが接触した位置を測定開始位置とすることができ、より正確に試料の硬度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る表面硬さ測定装置の負荷機構の構成を示す図
【図2】本実施の形態に係る表面硬さ測定装置における処理部の構成を示すブロック図
【図3】本実施の形態において行われる処理を示すフローチャート(その1)
【図4】本実施の形態において行われる処理を示すフローチャート(その2)
【図5】圧子と試料との接触点を求める従来例を説明するための図
【符号の説明】
3 カンチレバー
4 圧子
6 負荷機構
11 変位計
17,21 ピエゾアクチュエータ
20 載置台
30 CPU
31 メモリ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface hardness measuring apparatus for measuring physical property values such as surface hardness of a sample.
[0002]
[Prior art]
For example, surface hardness measuring devices that measure the Vickers hardness, Knoop hardness, etc. of samples are known. In particular, local thin films or bulk materials of soft thin films or bulk materials formed on substrates such as semiconductor devices and magnetic disks are known. In order to measure the hardness of the surface, a surface hardness measuring device such as a micro hardness tester having a very small test load is used.
[0003]
In such a surface hardness measuring apparatus, the indenter is attached to the cantilever, and the indenter is moved toward the sample placed on the mounting table by a piezoelectric element or the like, and the indenter is located above the indenter from the time when the indenter contacts the sample. The displacement to the sample is measured on the order of μm or nm with a non-contact displacement meter such as an optical displacement meter or a capacitance displacement meter, and the load applied to the sample from the indenter is measured by the displacement of the indenter and the cantilever. The calculation is performed based on the spring constant, thereby measuring the hardness of the sample.
[0004]
Here, the contact of the indenter with the sample is detected as follows. That is, the moving speed of the indenter changes before and after the indenter contacts the sample. Therefore, as shown in FIG. 5, the displacement of the indenter with respect to the elapsed time is plotted, and the intersection point X0 between the straight line L1 connecting the points Q1 and Q2 before the speed change and the straight line L2 connecting the points Q10 and Q20 after the speed change. And this point X0 is detected as a point where the indenter contacts the sample.
Then, after detecting this contact point, the indenter is lowered at a predetermined load measure, while the load by the indenter is detected and the indenter is lowered at the load speed until a predetermined set load is reached, thereby forming an indentation on the sample. To do.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of detecting the contact point between the indenter and the sample as described above, the contact point is obtained by detecting two points Q10 and Q20 shown in FIG. 5 after the indenter and the sample are in contact with each other. For this reason, the measurement is actually started after the contact.
An object of the present invention is to provide a surface hardness measuring device capable of starting measurement immediately after contact between an indenter and a sample.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Referring to FIGS. 1 and 2 showing an embodiment, the invention of claim 1 includes an indenter 4, a cantilever 3 in which the indenter 4 is disposed, and load means 17 that distorts the cantilever 3. , a mounting table 20 for holding a sample T, and a displacement meter 11 which outputs a displacement signal by measuring the displacement of the indenter 4, pushing the indenter 4 in the sample T surface, the pushing force and pushing depth該圧Ko 4 Prior to measuring the physical property value of the sample based on the above, the indenter 4 is applied to a surface hardness measuring device having a measurement start position at a contact point where the indenter 4 and the sample T are in contact with each other. 4 is set as a reference position, the mounting table 20 is raised, the change of the displacement signal of the displacement meter 11 is judged, and the detection control means 30 for detecting that the indenter 4 has contacted the sample T is provided. Achieve the goal.
[0007]
In the invention of claim 2, the reference position is a position where the output of the displacement signal of the displacement meter 11 is zero, and the detection control means 30 moves the mounting table 20 upward by the first movement amount so that the displacement signal is zero. The movement of the mounting table 20 is stopped when the position of the mounting table 20 changes, the mounting table 20 is lowered from the stop position by the second movement amount, and the mounting table is moved in the vertical direction of the lowered direction to search for a contact point. The initial position is set.
[0008]
In the invention of claim 3, the reference position is a position where the indenter 4 is moved to the mounting table 20 side by a predetermined amount and a displacement signal is output from the displacement gauge 11, and the mounting table 20 is smaller than the first moving amount. When the displacement signal changes, the mounting table 20 is stopped, the stop position is detected as a position where the indenter 4 contacts the sample T, and the contact position is set as a measurement start position .
[0009]
In the section of the means for solving the above-described problems for explaining the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the invention are used for easy understanding of the present invention. It is not limited.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a load mechanism in the surface hardness measuring apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the load mechanism 6 of the surface hardness measuring apparatus according to the present embodiment has a displacement gauge adjusting mechanism 9 attached to a through-hole 8A formed in a U-shaped load mechanism main body 8. The displacement meter adjustment mechanism 9 is provided with a plunger 10 that reciprocates in the load axis Z direction by a moving mechanism (not shown). A mounting table 20 for mounting the sample T is attached to the upper surface of the lower portion 8B of the load mechanism main body 8. The mounting table 20 can be moved in a load axis Z direction and a two-dimensional direction (an X direction perpendicular to the paper surface and a Y direction which is the left-right direction of the paper surface) by a moving mechanism (not shown), and particularly in the load axis Z direction. The actuator 21 can be finely displaced. Further, the mounting table 20 can hold the sample T by magnetic force. The distal end of the plunger 10 is in contact with a displacement meter mounting portion 12 having a displacement meter 11 fixed to the lower surface. The displacement meter mounting portion 12 is urged upward in FIG. 1 by a spring 13, whereby the displacement meter 11 moves up and down along the load axis Z direction as the plunger 10 moves up and down.
[0011]
A piezoelectric actuator 17 attached in the frame 14 is provided on the left side of the load mechanism 6 in FIG. The upper end of the piezo actuator 17 is fixed to the load mechanism main body 8 with a screw 16 via a ball seat 15, and the frame 2 is attached to the lower end. An indenter 4 is attached to the frame 2 via a double-supported cantilever 3 made of a leaf spring. The frame 14 extends in the load axis Z direction when the piezo actuator 17 is energized, and contracts in the load axis Z direction when the energization is interrupted. Thereby, the indenter 4 attached to the frame 2 moves up and down along the load axis Z direction according to the displacement of the piezo actuator 17. Further, a gauge (not shown) for measuring the displacement of the piezo actuator 17 is attached to the frame 14.
[0012]
Next, the operation of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the processing unit in the surface hardness measuring apparatus according to the present embodiment, and FIGS. 3 and 4 are flowcharts for explaining the operation of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the processing unit includes a CPU 30 and a memory 31. The above-described piezo actuators 17 and 21 and the displacement meter 11 are connected to the CPU 30.
First, the sample T is mounted on the upper surface of the mounting table 20 in step S1. Then, the surface of the sample T is brought into focus with an optical microscope (not shown). In step S3, the mounting table 20 is once lowered for safety when the mounting table 20 is moved. In step S4, the mounting table 20 is moved in the X and Y directions to move the sample T below the indenter 4. The steps S1 to S4 are not performed by the CPU 30, but are performed when the user manually drives the mounting table 20.
[0013]
In the next step S5, the piezo actuator 21 of the mounting table 20 is driven to move the mounting table 20 upward by one step (for example, 21 nm). In step S <b> 6, it is determined whether or not the sample T has contacted the indenter 4 and a displacement signal has been output from the displacement meter 11. When step S6 is denied, it returns to step S5 and repeats the process of step S5 and step S6. When step S6 is affirmed, the position of the mounting table 20 in the Z direction at the time when the displacement signal is output from the displacement meter 11 in step S7 is stored as the initial position. In the next step S8, the mounting table 20 is lowered by 5 μm to separate the sample T from the indenter 4, and in step S9, the mounting table 20 is moved in the XY direction, for example, 20 μm, and the indenter 4 and the sample T in the above step S6 are moved. The position of the indentation formed on the sample T by the contact is moved from below the indenter 4. In step S10, the cantilever 3 is moved downward by one step (for example, 1 nm). In this state, the output from the displacement meter 11 is a position that is lowered by 1 nm from the initial position.
[0014]
In the next step S11 (see FIG. 4), in order to detect contact between the indenter 4 and the sample T, the mounting table 20 is moved upward by one step (for example, 1 nm). Then, in the next step S12, whether or not the cantilever 3 has been displaced from the displacement of 1 nm is determined from the displacement signal output from the displacement meter 11. When step S12 is denied, it returns to step S11 and repeats the process of step S11 and step S12. If step S12 is affirmed, it is assumed that the indenter 4 is in contact with the sample T at this time point, and in the next step S13, the piezo actuator 17 is extended according to a predetermined load speed. In step S13, the displacement meter 11 is also reset to zero. In step S14, it is determined whether the output of the displacement meter 11 is positive, negative, or zero.
[0015]
When the output of the displacement meter 11 is positive in step S14, that is, when the indenter 4 is pressed by the sample T and the cantilever 3 is displaced upward, the position in the Z direction is not displaced regardless of the extension of the piezoelectric actuator 17. In step S15, the mounting table 20 is feedback-controlled so that the mounting table 20 is lowered. If the output of the displacement meter 11 is zero in step S14, the mounting table 20 is stopped in step S16. When the output of the displacement meter 11 is negative in step S14, the mounting table 20 is raised in step S17, contrary to the case where the output of the displacement meter 11 is positive. In this way, by performing feedback control of the movement of the mounting table 20 in the Z direction, the strain applied to the cantilever 3 can maintain a value corresponding to the load speed.
[0016]
In step S18, it is determined whether or not a predetermined test condition such as the holding time of the indenter 4 and the maximum load has been reached. That is, the displacement amount after the indenter 4 contacts the sample T is measured by the displacement meter 11, and the product of the displacement amount and the spring constant of the cantilever 3 is calculated by the CPU 30, and the load on the sample T is calculated. . Then, when the calculated load becomes a predetermined maximum load or is held at a predetermined load for a predetermined time, step S18 is affirmed as having reached a predetermined test condition. On the other hand, when Step S18 is denied, it returns to Step S13 and repeats processing of Step S13-Step S17.
[0017]
In this manner, after the load on the sample T by the indenter 4 is completed, the energization to the piezo actuator 17 is interrupted, the indenter 4 is moved away from the sample T, and the load on the sample T is terminated. Then, the sample T on which the indentation 4 is formed is removed from the mounting table 20, and the shape of the indentation is measured with a microscope or the like provided separately, and the shape and the load on the sample T calculated by the calculation device are used. The hardness of the sample T is calculated. Then, the test result data is stored in the memory 31 in step S19, and the process is terminated.
[0018]
As described above, when the test is started by lowering the cantilever 3 and applying a displacement to the indenter 4 before the indenter 4 and the surface of the sample T come into contact with each other, the displacement of the indenter 4 is restored by the feedback control described above. Therefore, the mounting table 20 rises. When the sample T comes into contact with the indenter 4 and a load is generated, the cantilever 3 is distorted, and the position of the indenter 4 changes. Therefore, this displacement is detected by the displacement meter 11 and the sample T and the indenter 4 are brought into contact with each other. Can be detected.
Therefore, in this embodiment, the indenter 4 and the sample T are compared with those in which measurement is started after a while after the indenter 4 and the sample T are actually in contact with each other as in the conventional surface hardness measuring device. Since the measurement can be started immediately after contact with each other, that is, the position where the indenter 4 and the sample T are in contact can be set as the measurement start position, the hardness of the sample T can be accurately measured. it can.
[0019]
In the above embodiment, the CPU 30 performs processing in accordance with the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4. However, the circuit for performing the feedback control described above is provided, and hardware processing is performed by this circuit. You may make it perform.
Moreover, in the said embodiment, although the cantilever 3 was made into the cantilever type, a cantilever type may be sufficient.
[0020]
In correspondence between the above embodiment and the claims, the piezo actuator 17 constitutes a load means, and the CPU 30 constitutes a detection control means.
[0021]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the output change of the displacement signal of the displacement meter is determined and it is detected that the indenter has contacted the sample, the indenter contacts the sample as in the prior art. Obtain a straight line indicating the change in the speed of the indenter before and after the test, and compare the point where the intersection of this line is the contact point between the indenter and the sample, and start measuring the hardness immediately after the contact between the indenter and the sample. That is, the position where the indenter 4 and the sample T are in contact can be set as the measurement start position, and the hardness of the sample can be measured more accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a load mechanism of a surface hardness measuring device according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a processing unit in the surface hardness measuring device according to the present embodiment. Flowchart showing the processing performed in this embodiment (part 1)
FIG. 4 is a flowchart (part 2) showing processing performed in the embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example for obtaining a contact point between an indenter and a sample.
3 Cantilever 4 Indenter 6 Load mechanism 11 Displacement meter 17, 21 Piezo actuator 20 Mounting table 30 CPU
31 memory

Claims (3)

圧子と
前記圧子が配設されたカンチレバーと、
該カンチレバーに歪みを与える負荷手段と、
試料を保持する載置台と、
前記圧子の変位を測定して変位信号を出力する変位計とを備え
前記試料表面に圧子を押し込み、該圧子の押込力と押込深さとに基づいて前記試料の物性値を測定するに先立って、前記圧子と前記試料とが接触した接触点を測定開始位置とする表面硬さ測定装置であって、
前記測定開始位置を設定するため、前記圧子を基準位置に設定して前記載置台を上昇させ、前記変位計の変位信号の出力変化を判定して前記圧子が前記試料に接触したことを検出する検出制御手段を備えたことを特徴とする表面硬さ測定装置。
With an indenter ,
A cantilever provided with the indenter;
Loading means for distorting the cantilever;
A mounting table for holding the sample;
And a displacement gauge for outputting a displacement signal by measuring the displacement of the indenter,
Prior to measuring the physical property value of the sample based on the indentation force and indentation depth of the indenter, and pressing the indenter into the sample surface, a surface having a contact point where the indenter and the sample are in contact as a measurement start position A hardness measuring device,
In order to set the measurement start position, the indenter is set to a reference position and the mounting table is raised, and the change in the displacement signal output from the displacement meter is determined to detect that the indenter has contacted the sample. A surface hardness measuring apparatus comprising a detection control means.
前記基準位置は前記変位計の変位信号の出力がゼロの位置であり、
前記検出制御手段は、前記載置台を第1の移動量ずつ上方へ移動させ、前記変位信号がゼロから変化したときに該載置台の上方への移動を停止し、該載置台を該停止位置から第2の移動量降下させ、降下させた方向の鉛直方向に載置台を移動させて接触点探索初期位置に設定することを特徴とする請求項1記載の表面硬さ測定装置。
The reference position is a position where the output of the displacement signal of the displacement meter is zero,
The detection control means moves the mounting table upward by a first movement amount, stops the upward movement of the mounting table when the displacement signal changes from zero, and moves the mounting table to the stop position. 2. The surface hardness measuring device according to claim 1, wherein the second movement amount is lowered , and the mounting table is moved in the vertical direction of the lowered direction to set the contact point search initial position.
前記基準位置は、前記圧子を所定量前記載置台側に移動して前記変位計から変位信号を出力させた位置であり、前記載置台を前記第1の移動量より小さい第3の移動量ずつ上昇させ、前記変位信号が変化したときに前記載置台を停止し、該停止位置を前記圧子が前記試料に接触した位置として検出し、前記接触した位置を前記測定開始位置とすることを特徴とする請求項2記載の表面硬さ測定装置。The reference position is a position where the indenter is moved to the mounting table side by a predetermined amount and a displacement signal is output from the displacement meter, and the mounting table is moved by a third movement amount smaller than the first movement amount. When the displacement signal changes, the mounting table is stopped, the stop position is detected as a position where the indenter contacts the sample, and the contact position is set as the measurement start position. The surface hardness measuring device according to claim 2 .
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