JPH08262059A - 針状体製造装置および針状体製造方法 - Google Patents
針状体製造装置および針状体製造方法Info
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- JPH08262059A JPH08262059A JP6918695A JP6918695A JPH08262059A JP H08262059 A JPH08262059 A JP H08262059A JP 6918695 A JP6918695 A JP 6918695A JP 6918695 A JP6918695 A JP 6918695A JP H08262059 A JPH08262059 A JP H08262059A
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- Japan
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- shaped body
- probe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】作業性を向上できるとともに高品質で品質の揃
った探針を安定して製造できる装置および方法を提供す
る。 【構成】針状体製造装置は、探針素材１の一部と電極２
の少なくとも一部とを浸漬する電解液４を入れた電解液
槽３と、探針素材１及び電極２の間に電圧を印加する電
源６とを備えている。さらに、探針素材１が電気溶解し
て切断されたことを検出し、この検出信号に基づいて所
定時間後に電源６を探針素材１から電気的に遮断する切
断検出及び回路遮断回路７を備えている。
った探針を安定して製造できる装置および方法を提供す
る。 【構成】針状体製造装置は、探針素材１の一部と電極２
の少なくとも一部とを浸漬する電解液４を入れた電解液
槽３と、探針素材１及び電極２の間に電圧を印加する電
源６とを備えている。さらに、探針素材１が電気溶解し
て切断されたことを検出し、この検出信号に基づいて所
定時間後に電源６を探針素材１から電気的に遮断する切
断検出及び回路遮断回路７を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、顕微鏡の探針等の針状
体の製造装置および製造方法に関し、特に走査トンネル
顕微鏡に用いられる探針の製造装置および製造方法に関
する。
体の製造装置および製造方法に関し、特に走査トンネル
顕微鏡に用いられる探針の製造装置および製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】試料表面の凹凸を原子スケール（０．０
１ｎｍ）で観察可能な顕微鏡として、走査トンネル顕微
鏡（以下にＳＴＭと記す）が知られている。このＳＴＭ
は、鋭くとがった探針を金属試料表面に１ｎｍ位まで近
づけ、電圧を印加するとともに、探針・試料間の距離を
一定に保ちながら試料表面を走査するものである。この
とき探針と試料表面との間には、古典力学的には通過で
きないはずの空隙をトンネルして電流が流れる。
１ｎｍ）で観察可能な顕微鏡として、走査トンネル顕微
鏡（以下にＳＴＭと記す）が知られている。このＳＴＭ
は、鋭くとがった探針を金属試料表面に１ｎｍ位まで近
づけ、電圧を印加するとともに、探針・試料間の距離を
一定に保ちながら試料表面を走査するものである。この
とき探針と試料表面との間には、古典力学的には通過で
きないはずの空隙をトンネルして電流が流れる。
【０００３】このようなＳＴＭに用いる探針の先端の曲
率半径は例えば２００Å程度以下が要求されている。そ
して探針と試料表面とに流れる真空トンネル電流は、
０．１ｍｍの距離の変化に対して電流が１けたも変わる
ため、トンネル電流の制御によって０．００１ｎｍの程
度の精度で試料表面の凹凸を詳しく調べることが可能と
なる。
率半径は例えば２００Å程度以下が要求されている。そ
して探針と試料表面とに流れる真空トンネル電流は、
０．１ｍｍの距離の変化に対して電流が１けたも変わる
ため、トンネル電流の制御によって０．００１ｎｍの程
度の精度で試料表面の凹凸を詳しく調べることが可能と
なる。
【０００４】上述したようなＳＴＭに用いる探針を製造
するには、例えば図３に示すような探針製造装置が用い
られていた。この探針製造装置は、タングステンからな
る円柱形状の探針素材１の一部とプラチナからなる電極
２の一部とを浸漬する電解液４を入れた電解液槽３と、
探針素材１及び電極２の間に電圧を印加する電源６と、
この回路を手動で遮断するスイッチ５とを備えていた。
するには、例えば図３に示すような探針製造装置が用い
られていた。この探針製造装置は、タングステンからな
る円柱形状の探針素材１の一部とプラチナからなる電極
２の一部とを浸漬する電解液４を入れた電解液槽３と、
探針素材１及び電極２の間に電圧を印加する電源６と、
この回路を手動で遮断するスイッチ５とを備えていた。
【０００５】そして、この電源６により探針素材１及び
電極２の間に電圧を印加すると、電解液４に浸漬されて
いる探針素材１が図４に示すように電気溶解される。こ
のとき、電解液４の表面に近いほどイオン濃度が高いの
で電解液４中の探針素材１の電解液表面４ａに近い部分
ほど大きく電気溶解され、その部分が次第に細径になっ
て上部分１ａと下部分１ｂとに切断される。そして、こ
の切断を目視で確認してから回路を開閉するスイッチ５
を手動でＯＦＦにして探針素材１及び電極２の間に印加
している電圧を切っていた。
電極２の間に電圧を印加すると、電解液４に浸漬されて
いる探針素材１が図４に示すように電気溶解される。こ
のとき、電解液４の表面に近いほどイオン濃度が高いの
で電解液４中の探針素材１の電解液表面４ａに近い部分
ほど大きく電気溶解され、その部分が次第に細径になっ
て上部分１ａと下部分１ｂとに切断される。そして、こ
の切断を目視で確認してから回路を開閉するスイッチ５
を手動でＯＦＦにして探針素材１及び電極２の間に印加
している電圧を切っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、探針素材１の切断を目視で確認してから手動で
スイッチ５を切るので、作業性が悪いという問題があっ
た。
法では、探針素材１の切断を目視で確認してから手動で
スイッチ５を切るので、作業性が悪いという問題があっ
た。
【０００７】さらに、目視で探針素材１が切断されたの
を確認してから手動でスイッチ５を切るため、スイッチ
５を切るまでの時間のばらつきがあった。また、探針素
材１の切断後も切断面近傍の電解液表面４ａで発生して
いる表面張力により、探針素材１の切断面１ｃが電解液
４と接触している為に探針素材１の先端の電気溶解が進
んでいた。これにより探針素材１の特に切断面先端の電
気溶解量が異なるので、加工後の切断面先端の断面積が
不均一になるという問題があった。
を確認してから手動でスイッチ５を切るため、スイッチ
５を切るまでの時間のばらつきがあった。また、探針素
材１の切断後も切断面近傍の電解液表面４ａで発生して
いる表面張力により、探針素材１の切断面１ｃが電解液
４と接触している為に探針素材１の先端の電気溶解が進
んでいた。これにより探針素材１の特に切断面先端の電
気溶解量が異なるので、加工後の切断面先端の断面積が
不均一になるという問題があった。
【０００８】特に探針素材１の切断面１ｃの断面積が小
さくなるほどスイッチ５を切るまでの時間のばらつきに
よって生ずる切断面１ｃの電気溶解量のばらつきの影響
が大きくなるので、断面積の不均一性が増大するという
問題があった。したがって、断面積の揃った細い針先を
安定して作ることが出来なかった。
さくなるほどスイッチ５を切るまでの時間のばらつきに
よって生ずる切断面１ｃの電気溶解量のばらつきの影響
が大きくなるので、断面積の不均一性が増大するという
問題があった。したがって、断面積の揃った細い針先を
安定して作ることが出来なかった。
【０００９】また、上記従来の技術によれば、針先の切
断面１ｃが図４に示すようにギザギザになり、上述した
ような高精度で試料表面の凹凸を調べる場合にはこのギ
ザギザになった針先表面の凹凸が測定精度に悪影響を及
ぼすという問題があった。したがって、針先を滑らかに
して測定精度に与える悪影響を除去してより高品質にす
ることが望まれていた。そこで、本発明の目的は、針先
が滑らかで高品質かつ品質の揃った針状体を安定して製
造できる針状体製造装置および針状体製造方法を提供す
ることにある。
断面１ｃが図４に示すようにギザギザになり、上述した
ような高精度で試料表面の凹凸を調べる場合にはこのギ
ザギザになった針先表面の凹凸が測定精度に悪影響を及
ぼすという問題があった。したがって、針先を滑らかに
して測定精度に与える悪影響を除去してより高品質にす
ることが望まれていた。そこで、本発明の目的は、針先
が滑らかで高品質かつ品質の揃った針状体を安定して製
造できる針状体製造装置および針状体製造方法を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になした請求項１に係わる発明の針状体製造装置は、針
状体素材の一部と電極の少なくとも一部とを浸漬する電
解液を入れた電解液槽と、前記針状体素材及び前記電極
の間に電圧を印加する手段とを備える針状体製造装置に
おいて、前記針状体素材が電気溶解して切断されたこと
を検出する検出手段と、この検出信号に基づいて作動す
るタイマー手段と、このタイマー手段の設定時間経過後
に前記針状体素材から前記電圧を印加する手段を電気的
に遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする。
になした請求項１に係わる発明の針状体製造装置は、針
状体素材の一部と電極の少なくとも一部とを浸漬する電
解液を入れた電解液槽と、前記針状体素材及び前記電極
の間に電圧を印加する手段とを備える針状体製造装置に
おいて、前記針状体素材が電気溶解して切断されたこと
を検出する検出手段と、この検出信号に基づいて作動す
るタイマー手段と、このタイマー手段の設定時間経過後
に前記針状体素材から前記電圧を印加する手段を電気的
に遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】また、請求項２に係わる発明の針状体製造
方法は、針状体素材の一部と電極の少なくとも一部とを
電解液に浸漬し、前記針状体素材及び前記電極の間に電
圧を印加する針状体製造方法において、前記針状体素材
が電気溶解して切断されたのを検出する検出工程と、こ
の検出信号に基づいてタイマーを作動させる工程と、こ
のタイマーの設定時間経過後に前記針状体素材から前記
電圧を印加する手段を電気的に遮断する遮断工程とを備
えたことを特徴とする。
方法は、針状体素材の一部と電極の少なくとも一部とを
電解液に浸漬し、前記針状体素材及び前記電極の間に電
圧を印加する針状体製造方法において、前記針状体素材
が電気溶解して切断されたのを検出する検出工程と、こ
の検出信号に基づいてタイマーを作動させる工程と、こ
のタイマーの設定時間経過後に前記針状体素材から前記
電圧を印加する手段を電気的に遮断する遮断工程とを備
えたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】請求項１に係わる針状体製造装置において、検
出手段は、針状体素材が電気溶解して切断されたことを
検出する。この検出信号に基づいてタイマー手段が作動
する。さらに、遮断手段は、タイマー手段の設定時間経
過後に前記針状体素材から前記電圧を印加する手段を電
気的に遮断する。
出手段は、針状体素材が電気溶解して切断されたことを
検出する。この検出信号に基づいてタイマー手段が作動
する。さらに、遮断手段は、タイマー手段の設定時間経
過後に前記針状体素材から前記電圧を印加する手段を電
気的に遮断する。
【００１３】また、請求項２に係わる針状体製造方法に
おいて、検出工程では、先ず、前記針状体素材が電気溶
解して切断されたのを検出する。次に、滑化工程では、
この検出信号に基づいてタイマーを作動させ、タイマー
の設定時間が経過するまで待機する。この間に電解液の
表面張力により電解液に接触している針状体先端の切断
面のぎざぎざ、特に凸部が電気溶解される。次に、遮断
工程では、タイマー手段の設定時間経過後に前記針状体
素材から前記電圧を印加する手段を電気的に遮断する。
おいて、検出工程では、先ず、前記針状体素材が電気溶
解して切断されたのを検出する。次に、滑化工程では、
この検出信号に基づいてタイマーを作動させ、タイマー
の設定時間が経過するまで待機する。この間に電解液の
表面張力により電解液に接触している針状体先端の切断
面のぎざぎざ、特に凸部が電気溶解される。次に、遮断
工程では、タイマー手段の設定時間経過後に前記針状体
素材から前記電圧を印加する手段を電気的に遮断する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を参
照しながら説明する。なお、図１において、図４と対応
する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示すように、本実施例の針状体製造装置では、切
断検出および回路遮断回路７を有し、この切断検出およ
び回路遮断回路７は、針状体素材である探針素材１に電
圧を印加する回路を設定時間経過後に遮断するタイマー
付回路遮断回路８と、このタイマー付回路遮断回路８に
切断検出信号を送出する切断検出回路９とを備えてい
る。
照しながら説明する。なお、図１において、図４と対応
する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示すように、本実施例の針状体製造装置では、切
断検出および回路遮断回路７を有し、この切断検出およ
び回路遮断回路７は、針状体素材である探針素材１に電
圧を印加する回路を設定時間経過後に遮断するタイマー
付回路遮断回路８と、このタイマー付回路遮断回路８に
切断検出信号を送出する切断検出回路９とを備えてい
る。
【００１５】前記切断検出および回路遮断回路７は、電
源６、探針素材１、電解液４および電極２からなる回路
の途中に電源６と直列に接続される。即ち、本実施例で
は、切断検出および回路遮断回路７は、電源６と探針素
材１との間に電源６と直列に接続されている。なお、こ
の切断検出および回路遮断回路は、電源６と電極２との
間に電源６と直列に接続されていてもよい。
源６、探針素材１、電解液４および電極２からなる回路
の途中に電源６と直列に接続される。即ち、本実施例で
は、切断検出および回路遮断回路７は、電源６と探針素
材１との間に電源６と直列に接続されている。なお、こ
の切断検出および回路遮断回路は、電源６と電極２との
間に電源６と直列に接続されていてもよい。
【００１６】前記切断検出および回路遮断回路７は、図
２に示すように、電解液槽３内の探針素材１および電極
２間に所定の電圧を印加するドライブ回路１０と、電解
液槽３の探針素材１および電極２との間に流れる電流も
しくは探針素材１と電極２との間の電圧をモニターして
探針素材１の切断を検出する微分回路１２と、この微分
回路１２からの検出信号に基づいて作動し、設定時間経
過後にリレーに設定時間経過信号を送出するタイマー１
３と、タイマー１３からの設定時間経過信号により回路
の遮断動作をするリレー１１とを備える。なお、このリ
レー１１として接点を電磁石によって開閉する電磁リレ
ー、トランジスタ、ＩＣなどのエレクトロニクス回路に
よる無接点リレー等を用いることができる。また、従来
例で必要だったスイッチ５を本実施例の如く省略しても
よい。
２に示すように、電解液槽３内の探針素材１および電極
２間に所定の電圧を印加するドライブ回路１０と、電解
液槽３の探針素材１および電極２との間に流れる電流も
しくは探針素材１と電極２との間の電圧をモニターして
探針素材１の切断を検出する微分回路１２と、この微分
回路１２からの検出信号に基づいて作動し、設定時間経
過後にリレーに設定時間経過信号を送出するタイマー１
３と、タイマー１３からの設定時間経過信号により回路
の遮断動作をするリレー１１とを備える。なお、このリ
レー１１として接点を電磁石によって開閉する電磁リレ
ー、トランジスタ、ＩＣなどのエレクトロニクス回路に
よる無接点リレー等を用いることができる。また、従来
例で必要だったスイッチ５を本実施例の如く省略しても
よい。
【００１７】以上のような探針製造装置の動作は、ドラ
イブ回路１０により、探針素材１および電極２間に所定
の電圧が印加され、電解液槽３内の電解液４に浸漬され
ている部分の探針素材１が溶解される。この時、電解液
４に浸漬された探針素材１は電解液４の表面近傍がより
大きく溶解される。そして、探針素材１の電解液４に浸
漬された部分が電解液４の表面近傍ほど次第に細径にな
って切断される。
イブ回路１０により、探針素材１および電極２間に所定
の電圧が印加され、電解液槽３内の電解液４に浸漬され
ている部分の探針素材１が溶解される。この時、電解液
４に浸漬された探針素材１は電解液４の表面近傍がより
大きく溶解される。そして、探針素材１の電解液４に浸
漬された部分が電解液４の表面近傍ほど次第に細径にな
って切断される。
【００１８】また、微分回路１２は、電解液槽３内の探
針素材１および電極２間の電解液４に流れている電流も
しくは電圧をモニターして、探針素材が電気溶解して切
断されたことを検出する。
針素材１および電極２間の電解液４に流れている電流も
しくは電圧をモニターして、探針素材が電気溶解して切
断されたことを検出する。
【００１９】そして、電解液槽３内で、探針素材１が溶
解により電解液表面４ａ近傍で切断されると、電源６、
切断検出および回路遮断回路７、探針素材１、電解液４
および電極２からなる回路に流れる電流および電圧が急
激に変化する。微分回路１２はこの変化を検出してタイ
マー作動開始信号を出力する。このタイマー作動開始信
号に基づいてタイマー１３は作動を開始し、設定時間経
過後に回路遮断信号を出力する。この回路遮断信号に基
づいてリレー１１はオフ動作してドライブ回路１０と電
解液槽３内の探針素材１との間を電気的に遮断する。
解により電解液表面４ａ近傍で切断されると、電源６、
切断検出および回路遮断回路７、探針素材１、電解液４
および電極２からなる回路に流れる電流および電圧が急
激に変化する。微分回路１２はこの変化を検出してタイ
マー作動開始信号を出力する。このタイマー作動開始信
号に基づいてタイマー１３は作動を開始し、設定時間経
過後に回路遮断信号を出力する。この回路遮断信号に基
づいてリレー１１はオフ動作してドライブ回路１０と電
解液槽３内の探針素材１との間を電気的に遮断する。
【００２０】以上の実施例では、針状体としてＳＴＭの
探針を製造する場合について説明したが、本発明は、Ｓ
ＴＭの探針以外にも、例えば透過型電子顕微鏡に用いる
ポイントフィラメントやその他の針状体または線材の先
端加工を含む製造に応用することができる。
探針を製造する場合について説明したが、本発明は、Ｓ
ＴＭの探針以外にも、例えば透過型電子顕微鏡に用いる
ポイントフィラメントやその他の針状体または線材の先
端加工を含む製造に応用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く本発明によ
れば、検出手段または検出工程による検出信号に基づい
て遮断手段または遮断工程により自動的に回路が設定時
間後に遮断され、手動操作によりスイッチ５を作動させ
る必要がなく、目視や手動操作による切断時間のばらつ
きを排除できるので、切断面が一定の針状体を作ること
ができる。また、針状体素材の切断後に電解液の表面張
力により切断面の電気溶解を行うことができ、その後に
電圧の印加を遮断できるので、先端の断面積が小さく、
かつ先端が滑らかで曲率半径の小さい針状体を製造する
ことができる。したがって、作業性を向上できるととも
に、高品質で品質の揃った針状体を安定して製造するこ
とができる。
れば、検出手段または検出工程による検出信号に基づい
て遮断手段または遮断工程により自動的に回路が設定時
間後に遮断され、手動操作によりスイッチ５を作動させ
る必要がなく、目視や手動操作による切断時間のばらつ
きを排除できるので、切断面が一定の針状体を作ること
ができる。また、針状体素材の切断後に電解液の表面張
力により切断面の電気溶解を行うことができ、その後に
電圧の印加を遮断できるので、先端の断面積が小さく、
かつ先端が滑らかで曲率半径の小さい針状体を製造する
ことができる。したがって、作業性を向上できるととも
に、高品質で品質の揃った針状体を安定して製造するこ
とができる。
【図１】本発明に係わる実施例による探針製造装置を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明に係わる実施例による切断検出および回
路遮断回路を示すブロック図である。
路遮断回路を示すブロック図である。
【図３】従来の探針製造装置を示す図である。
【図４】従来の探針製造装置の針状体素材の切断直後を
示す拡大図である。
示す拡大図である。
１ 探針素材 ２ 電極 ３ 電解液槽 ４ 電解液 ６ 電源 ７ 切断検出及び回路遮断回路 ８ タイマー付回路遮断回路 ９ 切断検出回路 １２ 微分回路 １３ タイマー
Claims (2)
- 【請求項１】 針状体素材の一部と電極の少なくとも一
部とを浸漬する電解液を入れた電解液槽と、前記針状体
素材及び前記電極の間に電圧を印加する手段とを備える
針状体製造装置において、 前記針状体素材が電気溶解して切断されたことを検出す
る検出手段と、この検出信号に基づいて作動するタイマ
ー手段と、このタイマー手段の設定時間経過後に前記針
状体素材から前記電圧を印加する手段を電気的に遮断す
る遮断手段とを備えたことを特徴とする針状体製造装
置。 - 【請求項２】 針状体素材の一部と電極の少なくとも一
部とを電解液に浸漬し、前記針状体素材及び前記電極の
間に電圧を印加する針状体製造方法において、 前記針状体素材が電気溶解して切断されたのを検出する
検出工程と、この検出信号に基づいてタイマーを作動さ
せる工程と、このタイマーの設定時間経過後に前記針状
体素材から前記電圧を印加する手段を電気的に遮断する
遮断工程とを備えたことを特徴とする針状体製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6918695A JPH08262059A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 針状体製造装置および針状体製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6918695A JPH08262059A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 針状体製造装置および針状体製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262059A true JPH08262059A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13395452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6918695A Withdrawn JPH08262059A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 針状体製造装置および針状体製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08262059A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104131330A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-05 | 中国科学技术大学 | 针状电极及其制备方法 |
| CN104345178A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 国家纳米科学中心 | 一种金属探针的制备方法 |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP6918695A patent/JPH08262059A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104345178A (zh) * | 2013-07-24 | 2015-02-11 | 国家纳米科学中心 | 一种金属探针的制备方法 |
| CN104131330A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-05 | 中国科学技术大学 | 针状电极及其制备方法 |
| CN104131330B (zh) * | 2014-08-04 | 2016-08-17 | 中国科学技术大学 | 针状电极及其制备方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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