JPH02110308A - 変形測定法 - Google Patents

変形測定法

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JPH02110308A
JPH02110308A JP26268088A JP26268088A JPH02110308A JP H02110308 A JPH02110308 A JP H02110308A JP 26268088 A JP26268088 A JP 26268088A JP 26268088 A JP26268088 A JP 26268088A JP H02110308 A JPH02110308 A JP H02110308A
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Satoru Kishimoto
哲 岸本
Mitsuru Egashira
満 江頭
Norio Shintani
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造材料の変形を測定するのに用いられるモ
アレ法を応力集中部等の局所的な微小変形測定に応用し
得るように、電子線等の粒子線照射でモアレ情報を得る
ようKした新規な変形測定法に関する。
〔従来の技術〕
構造材料は穴、切欠き、溶接部、介在物等があると、そ
れらの周辺に応力集中を生じ、セトそれらの周辺に局 新約な不均一変形を生ずる。このような変形及び応力集
中は亀裂を発生・伝播させるため、構造材料の破壊防止
及び寿命予測の上から、この変形の度合を知ることが必
要である。
従来、このような変形を測定する方法としてモアレ法が
ある。モアレ法は、試料表面に等間隔の平行線または格
子あるいは一定のパターンを形成し、試料を変形させた
後、その試料表面に変形のない同様の平行線または格子
あるいは一定のパターンを重ね合わせることで生ずるモ
アレ模様から各部の変形量を求める方法である。
このモアレ法には、大別して ■ 試料表面に平行線、格子あるいは一定のパターンを
形成し、試料を変形させた後、その試料表面に透明な樹
脂フィルムあるいはガラスに描いた同様の平行線、格子
あるいは一定のパターンの基準パターンを重ねてモアレ
模様を得る方法、 ■ ■と同様の変形させた試料を光学的に拡大し、その
拡大画面に透明な樹脂フィルムあるいはガラスに描いた
基準パターンを重ね合わせてモアレ模様を得る方法、 ■ ■と同様の変形させた試料をテレビカメラで撮影し
、テレビ画面の走査線と試料表面の変形した平行線、格
子あるいは一定のパターンとの間でモアレ模様を生じさ
せる方法、■ 変形前後の試料をテレビカメラで撮影し
、変形前後の試料表面のパターンをコンピュータに記憶
させて、コンピュータのt田により両記憶情報からモア
レ情報を得る方法 がある。
しかしながら、■の方法は、基準パターンの細かさおよ
び正確さに限界があり、■の方法は、光学的に拡大する
ため、走査型電子顕微鏡を用いて観察するような微小部
分の変形測定は不可能である。また■の方法は、テレビ
画面の走査線の数が一定のため基準パターンが一種類に
限られ、広範囲あるいは逆に微小部分の変形測定は不可
能である。セして■の方法は、コンピュータ及び画像処
理装置などの高価な装置を必要とする。さらに■■[有
]■のすべての方法において、走査型電子顕微鏡あるい
は走査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を同時
に行うこ本発明は、従来のモアレ法の上述の欠点を解消
するため罠なされたものであり、試料に形成するパター
ンを細かくしてそのパターンを正確に検出することがで
き、したがって微小部分の微小変形を測定することがで
きて、画像処理装置を必要とせず、走査型電子顕微鏡あ
るいは走査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を
同時に行うことも可能である変形測定法の提供を目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、
試料表面に従来のモアレ法におけるのと同様の平行線、
格子あるいは一定のパターンを電子線等の粒子線が照射
したときの反射電子量、二次電子発生量あるいは二次イ
オン発生量が他の部分とは異なるように形成して、その
表面に電子線等の粒子線を試料の平行線、格子あるいは
一定のパターンと平行あるいは略平行に照射すると、照
射位置とその位置の反射電子量、二次電子発生量あるい
は二次イオン発生量によってモアレ模様が得られ、した
がって試料の変形を測定し得ることを見出した。
本発明は、この知見に基いてなされたものであり、試料
表面に電子線等の粒子線が照射したときの反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が他の部分と
は異なる平行線または格子あるいは一定のパターンを形
成し、その試料表面に電子線等の粒子線を平行線状また
は格子状あるいは一定のパターン状に照射して、その照
射位置情報と照射位置における反射電子量、二次電子発
生量あるいは二次イオン発生量情報とからモアレ情報を
得て試料の変形量を求めることを特徴とする変形測定法
にある。
〔作 用〕
すなわち、本発明の変形測定法は、走査型電子顕微鏡や
走査型イオン顕微鏡による観察と同様に電子線等の粒子
線の照射位置情報と照射位置における反射電子量、二次
電子発生量あるいは二次イオン発生量によってモアレ情
報を得ているから、走査型電子顕微鏡や走査型イオン顕
微[Cよる試料観察と同時に変形測定を行うことが可能
であり、また、試料に形成する平行線や格子あるいは一
定のパターンを間隔の細かいものにして微小部分の微小
変形を正確に測定することができる。
〔実施例〕
本発明において、試料表面に粒子線が照射したときの反
射電子量、二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が
他の部分とは異なる平行線や格子あるいは一定のパター
ンを形成するのは、■ 電子線レジスト等の粒子線レジ
ストを試料表面に塗り、その上に平行線状、格子状また
は一定のパターン状に粒子線を嶺て、その粒子線が当た
った部分のレジストを溶剤で除く方法0、 粒子線を当て、その粒子線が当たらなかった部分のレジ
ストを溶剤で除く方法、 料部分に試料とは異なる物質(例えば試料がステンレス
鋼の場合は金、白金、ニッケル、クロム等)を蒸着等の
手段により付着させ、その後溶剤で残っているレジスト
を除去する方法、 ■ 試料表面に7オトレジストを塗り、その上に平行線
、格子あるいは一定のパターンが描いであるマスクを置
き、マスクの上から光をス 当て、光の当たつた部分のレジ#トを溶剤で除く方法、 ■ 試料表面に7オトレジストを塗り、その上に平行線
、格子あるいは一定のパターンが描いであるマスクを置
き、マスクの上から光を当て、光の当たらなかった部分
のレジストを溶剤で除く方法、 ■ 好ましくは、■または■により露出した試料部分を
イオン研磨あるいは化学研磨し、その後溶剤で残ってい
るレジストを除去する方法、 ■ また好ましくは、■または■により鎧出し弯 た試料部分に試料とは異なる物質を蒸着中の手段により
付着させ、その後溶剤で残っているレジストを除去する
方法、 ■ 試料表面に荒漬等により試料とは異なる物質の被膜
を設け、■、■、■または■、■、■の方法を利用して
部分的に被膜を除去する方法、 O■あるいは■または■あるいは■における溶剤による
レジストの除去をその部分にもなお薄くなったレジスト
被膜が残っているように行い、その後レジスト膜を設け
た表面に、金属薄膜を蒸着等により形成する方法、等に
よって行うことができる。■〜■のホトレジストを使用
する方法でもレーザビームで露出するようにすればマス
クを用いなくて済む。なお、■あるいは■または■ある
いは■のような表面にレジストが残る方法では、導電性
のレジストを用いるのが好ましい。また、■および0の
方法は試料が非導電性の場合に好ましく用いられる方法
である。試料に平行線や格子あるいは一定のパターンと
共に、スケールも形成するようにすれば、スケールを利
用して粒子線照射間隔の設定が容易になり、歪解析も容
易になる。
平行線等を形成した試料表面に電子線を平行線状、格子
状あるいは一定のパターン状に照射し、さらに照射位置
情報と照射位置における反射電子量や二次電子発生量か
らモアレ情報を得るのは、走査型電子顕微鏡を用いて容
易になし得る。走査型電子顕微鏡を用いれば、ブラウン
Wに試料表面の像と共に試料の変形によるモアレ模様が
現われるようになるから、そのモアレ模様から変形量を
求めることができる。
試料表面に粒子線を照射する場合は、走査型イオン顕微
鏡を用いればよい。それによって走査型電子顕微鏡と同
様、ブラウン管で試料表面やモアレ模様を見ることがで
きる。
また、モアレ模様をブラウン管に表示する以外に、電子
線等の粒子線の照射位置情報と照射位置の反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量の情報をコン
ビ二一夕に入力して、コンピュータでそれら情報からモ
アレ情報をを得て、各位置における変形量を求めるよう
にすることもできる。それによれば、モアレ模様を計測
する等の手間が省略される。
以下、さらに本発明の具体的実施例を示す。
実施例1゜ 試料とし【リン青銅を使用し、その表面を平滑に磨き、
これを毎分1500回転で回転させながら、ポリメチル
メタアクリレートからなるレジストを滴下させて、リン
青銅の表面にレジストを均一に塗布した。レジストを塗
布した試料を走査型電子顕微鏡の試料台にセットし、走
査型電子顕微鏡の電子線を10,4mの間隔の平行線状
にレジストにあてた。その後、試料台より外し、メチル
インブチルケトンとイソプロピルアルコールの混合液中
に浸し、電子線が当たった部分のレジストを取り去りリ
ン青銅表面を露出させた。
次に、イオンスパッタリング装置を用いて露出部分に白
金を蒸着させた後、残りのレジストをアセトンで取り除
き、白金からなる1 0 、p mの間隔の平行線群を
試料表面上に形成させた。
得られた試料を走査型電子顕微鏡の試料台にセットし、
走査型電子顕微鏡の電子線を10,4mの択 間隔の平行線≠に試料に試料の平行線群と平行にあてた
。この場合は、走査W電子顕微鏡のブラウン管上にモア
レ縞は現れない。
さらに、この試料を、室温において20 kr/mjの
応力をかけ、変形させ、再び走査型電子顕微鏡の試料台
にセットし、走査型電子顕微鏡の電子線を10μmの間
隔の平行線状に試料にあてると、ブラウン管上にモアレ
縞が現れる。例えば、モアレ縞の間隔が100μmにな
っていた部分は、約11チのひずみが生じていることに
なる。
実施例 2゜ 実施例 1 における走査型電子顕微鏡の電子線を走査
する偏向電圧情報と反射電子および二次電子の検出器か
らの情報をA/l)変換し、コンビー−タで518して
各位置の歪が求められるようにした。
実施例 3゜ 実施例 1020 kr/jの応力をかけた試料を走査
型イオン顕微鏡の中にいれ、30KVで加速したQaイ
オンの粒子線を10μmの間隔の平行線状に試料にあて
ると、ブラウン管上にモアレ縞が現れる。例えば、モア
レ縞の間隔が1100IAになっていた部分は、約11
1のひずみが生じていることになる。
実施例 4゜ 実施例 3 Kおける走査型イオン顕微鏡の粒子線を走
査する偏向電圧情報と二次電子および二次イオンの検出
器からの情報なり変換し、コンピュータで癩盲して各位
置の歪が求められるようにした。
〔発明の効果〕
本発明の変形測定法は、1曇m程度の走査精度でコント
ロールできる電子線等の粒子線を用いて試料の変形によ
るモアレ情報を得るようにし【いるから、モアレな生じ
させる平行線や格子あるいは一定のパターンを間隔の極
めて細かいものにすることができ、したがって従来のモ
アレ法では求められなかった微小部の微小変形までも精
度よく測定することができて、走査型電子顕微鏡や走査
型イオン顕微鏡による観察と変形の測定を同時に行うこ
とができ、画像処理装置を必要とすることなくコンピュ
ータで直接各部の変形量を求めることもできると舎う多
くの優れた効果を奏する。
特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中 川 龍  −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電子線等の粒子線を照射したときの反射電子量、二次電
    子発生量あるいは二次イオン発生量が他の部分とは異な
    る平行線または格子あるいは一定のパターンを試料表面
    に形成し、その試料表面に電子線等の粒子線を平行線状
    または格子状あるいは一定のパターン状に照射して、そ
    の照射位置情報と照射位置における反射電子量、二次電
    子発生量あるいは二次イオン発生量情報とからモアレ情
    報を得て試料の変形量を求めることを特徴とする変形測
    定法。
JP63262680A 1988-10-20 1988-10-20 変形測定法 Expired - Lifetime JPH0610612B2 (ja)

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JPH0610612B2 JPH0610612B2 (ja) 1994-02-09

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JP2009085615A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 回折格子の形状評価方法

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