JPH10253348A - カンチレバーのバネ定数見積もり用冶具 - Google Patents
カンチレバーのバネ定数見積もり用冶具Info
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- JPH10253348A JPH10253348A JP5771397A JP5771397A JPH10253348A JP H10253348 A JPH10253348 A JP H10253348A JP 5771397 A JP5771397 A JP 5771397A JP 5771397 A JP5771397 A JP 5771397A JP H10253348 A JPH10253348 A JP H10253348A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】特殊な工具を用いることなく、また液浸の状態
においても、カンチレバーのバネ定数を見積もることを
可能にするバネ定数見積もり用冶具を提供する。 【解決手段】バネ定数見積もり用冶具６０は、支持部６
２と、そこから延びるレバー部６４と、その先端部に設
けられた反射面６６とを備えている。反射面６６はレバ
ー部６４の面に対して１０度の傾斜をもって支持されて
おり、この傾斜角度は、カンチレバーホルダー４０に取
り付けられたカンチレバー４２が水平面に対して成す傾
斜角度に一致している。
においても、カンチレバーのバネ定数を見積もることを
可能にするバネ定数見積もり用冶具を提供する。 【解決手段】バネ定数見積もり用冶具６０は、支持部６
２と、そこから延びるレバー部６４と、その先端部に設
けられた反射面６６とを備えている。反射面６６はレバ
ー部６４の面に対して１０度の傾斜をもって支持されて
おり、この傾斜角度は、カンチレバーホルダー４０に取
り付けられたカンチレバー４２が水平面に対して成す傾
斜角度に一致している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子間力顕微鏡を
始めとする走査型プローブ顕微鏡に使用されるカンチレ
バーのバネ定数を見積もる技術に関する。
始めとする走査型プローブ顕微鏡に使用されるカンチレ
バーのバネ定数を見積もる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】原子間力顕微鏡は、先端に探針が設けら
れたバネ性を持つカンチレバーを用い、カンチレバーの
撓み量とカンチレバーのバネ定数に基づいて探針と試料
の間に働く相互作用力を一定に保ちながら試料表面にわ
たって探針を走査することにより試料表面の凹凸を測定
している。また原子間力顕微鏡は、局所的な相互作用の
測定にも用いられる。
れたバネ性を持つカンチレバーを用い、カンチレバーの
撓み量とカンチレバーのバネ定数に基づいて探針と試料
の間に働く相互作用力を一定に保ちながら試料表面にわ
たって探針を走査することにより試料表面の凹凸を測定
している。また原子間力顕微鏡は、局所的な相互作用の
測定にも用いられる。
【０００３】カンチレバーは汚れたり破損したりするた
びに交換される。交換後も同じ条件を再現するには、カ
ンチレバーのバネ定数を確認する必要がある。カンチレ
バーのバネ定数は、一般的にはカンチレバーの形状から
計算によって見積もられる。しかし、これにより求めら
れるバネ定数は大まかなもので、個々のカンチレバーの
バネ定数の正確な数値を示しているとは言えない。カン
チレバーの正確なバネ定数を知るため、測定直前にカン
チレバーのバネ定数を実測する方法がいくつか提案され
ている。ひとつは、カンチレバーの変位信号の二乗の値
の周波数依存性を積分して得られる値からバネ定数を見
積もる方法であり、もうひとつは、既知の質量の重りを
カンチレバーに載せ、共振周波数の変化からバネ定数を
見積もる方法である。
びに交換される。交換後も同じ条件を再現するには、カ
ンチレバーのバネ定数を確認する必要がある。カンチレ
バーのバネ定数は、一般的にはカンチレバーの形状から
計算によって見積もられる。しかし、これにより求めら
れるバネ定数は大まかなもので、個々のカンチレバーの
バネ定数の正確な数値を示しているとは言えない。カン
チレバーの正確なバネ定数を知るため、測定直前にカン
チレバーのバネ定数を実測する方法がいくつか提案され
ている。ひとつは、カンチレバーの変位信号の二乗の値
の周波数依存性を積分して得られる値からバネ定数を見
積もる方法であり、もうひとつは、既知の質量の重りを
カンチレバーに載せ、共振周波数の変化からバネ定数を
見積もる方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】共振周波数周辺の熱振
動の振幅測定からバネ定数を見積もる方法には次の様な
不都合がある。生物試料等の様に柔らかい試料の測定に
対しては、バネ定数が０．１ｐＮ／ｎｍ〜１００ｐＮ／
ｎｍである柔らかいカンチレバーが用いられる。この様
に柔らかいカンチレバーは、周辺の空気や液体によるダ
ンピングの影響を強く受ける。このため急峻な共振特性
は示されず、熱振動振幅の値はセンサーのノイズレベル
と同じ程度になってしまう。その結果、正確なバネ定数
を求めることができない。
動の振幅測定からバネ定数を見積もる方法には次の様な
不都合がある。生物試料等の様に柔らかい試料の測定に
対しては、バネ定数が０．１ｐＮ／ｎｍ〜１００ｐＮ／
ｎｍである柔らかいカンチレバーが用いられる。この様
に柔らかいカンチレバーは、周辺の空気や液体によるダ
ンピングの影響を強く受ける。このため急峻な共振特性
は示されず、熱振動振幅の値はセンサーのノイズレベル
と同じ程度になってしまう。その結果、正確なバネ定数
を求めることができない。
【０００５】既知の質量の重りを載せて共振点の移動を
測定してバネ定数を見積もる方法では、カンチレバーと
同じ程度の質量を持つ重りを用意する必要がある。ま
た、重りをカンチレバーに載せたり、カンチレバーから
重りを取り外したりするために、重りをミクロン程度の
正確さで操作できる三次元マニピュレーター等を用意す
る必要がある。
測定してバネ定数を見積もる方法では、カンチレバーと
同じ程度の質量を持つ重りを用意する必要がある。ま
た、重りをカンチレバーに載せたり、カンチレバーから
重りを取り外したりするために、重りをミクロン程度の
正確さで操作できる三次元マニピュレーター等を用意す
る必要がある。
【０００６】本発明の目的は、カンチレバーのバネ定数
を液浸においても正確にしかも容易に見積もることを可
能にするカンチレバーのバネ定数見積もり用冶具を提供
することである。
を液浸においても正確にしかも容易に見積もることを可
能にするカンチレバーのバネ定数見積もり用冶具を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光てこ方式の
変位検出系を有する走査型プローブ顕微鏡に使用される
カンチレバーのバネ定数を見積もるための冶具であり、
弾性変形し得るレバー部と、レバー部を片持ちに支持す
る支持手段と、レバー部の自由端部に設けられた反射面
であって、走査型プローブ顕微鏡に取り付けられたカン
チレバーが変位検出系の光を反射する部分と同じ傾斜角
度で支持される反射面とを備えている。
変位検出系を有する走査型プローブ顕微鏡に使用される
カンチレバーのバネ定数を見積もるための冶具であり、
弾性変形し得るレバー部と、レバー部を片持ちに支持す
る支持手段と、レバー部の自由端部に設けられた反射面
であって、走査型プローブ顕微鏡に取り付けられたカン
チレバーが変位検出系の光を反射する部分と同じ傾斜角
度で支持される反射面とを備えている。
【０００８】このバネ定数見積もり用冶具において、あ
る実施の形態では、支持手段は直方体形状の支持部から
なり、レバー部は支持部の直方体の一面から平らに延出
しており、反射面はレバー部の面に対して傾斜して支持
されている。
る実施の形態では、支持手段は直方体形状の支持部から
なり、レバー部は支持部の直方体の一面から平らに延出
しており、反射面はレバー部の面に対して傾斜して支持
されている。
【０００９】また、別の実施の形態では、支持手段は直
方体形状の支持部と支持部を傾けて支えるベースとから
なり、レバー部は支持部の直方体の一面から平らに延出
しており、反射面はレバー部の面に平行に支持されてい
る。
方体形状の支持部と支持部を傾けて支えるベースとから
なり、レバー部は支持部の直方体の一面から平らに延出
しており、反射面はレバー部の面に平行に支持されてい
る。
【００１０】本発明では、カンチレバーのバネ定数の見
積もりに先立って、バネ定数見積もり用冶具のレバー部
のバネ定数が走査型プローブ顕微鏡の変位検出系を用い
て予め見積もられる。
積もりに先立って、バネ定数見積もり用冶具のレバー部
のバネ定数が走査型プローブ顕微鏡の変位検出系を用い
て予め見積もられる。
【００１１】まず、走査型プローブ顕微鏡からカンチレ
バーを外した状態で、光てこ式の変位検出系の対象をバ
ネ定数見積もり用冶具のレバー部に設定する。バネ定数
見積もり用冶具のレバー部は熱的なゆらぎのために常に
共振点付近にピークを持つ振動をする。光てこ式の変位
検出系のゲインはレバー部の長さによって決まるので、
レバー部の振動強度の周波数依存性が測定でき、従って
レバー部のバネ定数を見積もることができる。
バーを外した状態で、光てこ式の変位検出系の対象をバ
ネ定数見積もり用冶具のレバー部に設定する。バネ定数
見積もり用冶具のレバー部は熱的なゆらぎのために常に
共振点付近にピークを持つ振動をする。光てこ式の変位
検出系のゲインはレバー部の長さによって決まるので、
レバー部の振動強度の周波数依存性が測定でき、従って
レバー部のバネ定数を見積もることができる。
【００１２】カンチレバーのバネ定数を見積もる際は、
走査型プローブ顕微鏡にカンチレバーを取り付けた状態
において、変位検出系の対象をカンチレバーに設定す
る。そして、バネ定数見積もり用冶具のレバー部の自由
端部にカンチレバーのレバー部の自由端部を当接させ、
カンチレバーの支持部に所定の変位を与える。このとき
のカンチレバーのレバー部の変位は変位検出系によって
測定され、またバネ定数見積もり用冶具のレバー部のバ
ネ定数は予め求められているので、これらからカンチレ
バーのバネ定数を見積もることができる。
走査型プローブ顕微鏡にカンチレバーを取り付けた状態
において、変位検出系の対象をカンチレバーに設定す
る。そして、バネ定数見積もり用冶具のレバー部の自由
端部にカンチレバーのレバー部の自由端部を当接させ、
カンチレバーの支持部に所定の変位を与える。このとき
のカンチレバーのレバー部の変位は変位検出系によって
測定され、またバネ定数見積もり用冶具のレバー部のバ
ネ定数は予め求められているので、これらからカンチレ
バーのバネ定数を見積もることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態について図１を用いて説明する。図１は光てこ式のカ
ンチレバー変位検出系を有する液浸タイプの原子間力顕
微鏡を示している。
の実施の形態について説明する。まず、第一の実施の形
態について図１を用いて説明する。図１は光てこ式のカ
ンチレバー変位検出系を有する液浸タイプの原子間力顕
微鏡を示している。
【００１４】試料を含む溶液１２を入れたシャーレー１
４はステージ１６の上に置かれる。ステージ１６に立て
られた支柱１８には、モーター２０によりｚ方向に駆動
されるｚステージ２２が設けられており、このｚステー
ジ２２には三次元微動可能なチューブ型の圧電素子２４
が取り付けられている。
４はステージ１６の上に置かれる。ステージ１６に立て
られた支柱１８には、モーター２０によりｚ方向に駆動
されるｚステージ２２が設けられており、このｚステー
ジ２２には三次元微動可能なチューブ型の圧電素子２４
が取り付けられている。
【００１５】チューブ型圧電素子２４の自由端にはセン
サー部２６が固定されている。センサー部２６は、カン
チレバー４２を支持するカンチレバーホルダー４０と、
カンチレバー４２の変位を光学的に検知する光てこ方式
の変位センサー２８とを有しており、さらに液浸での測
定を可能とするためにガラス窓４４が設けられている。
カンチレバー４２は、水平面に対して１０度の傾斜をも
って、カンチレバーホルダー４０に取り付けられる。
サー部２６が固定されている。センサー部２６は、カン
チレバー４２を支持するカンチレバーホルダー４０と、
カンチレバー４２の変位を光学的に検知する光てこ方式
の変位センサー２８とを有しており、さらに液浸での測
定を可能とするためにガラス窓４４が設けられている。
カンチレバー４２は、水平面に対して１０度の傾斜をも
って、カンチレバーホルダー４０に取り付けられる。
【００１６】変位センサー２８は、レーザー光を生成す
る半導体レーザー３０と、半導体レーザー３０からのレ
ーザー光をカンチレバー４２の面で焦点を結ぶ収束性の
ビームに変える集光レンズ３２と、集光レンズ３２から
のビームをカンチレバー４２に向けて反射するミラー３
４と、カンチレバー４２で反射された光を受ける四分割
フォトダイオード３６とを有している。四分割フォトダ
イオード３６は、ビームの入射位置の調整のため、二軸
のステージ３８に取り付けられている。
る半導体レーザー３０と、半導体レーザー３０からのレ
ーザー光をカンチレバー４２の面で焦点を結ぶ収束性の
ビームに変える集光レンズ３２と、集光レンズ３２から
のビームをカンチレバー４２に向けて反射するミラー３
４と、カンチレバー４２で反射された光を受ける四分割
フォトダイオード３６とを有している。四分割フォトダ
イオード３６は、ビームの入射位置の調整のため、二軸
のステージ３８に取り付けられている。
【００１７】ステージ１６の下側には倒立型光学顕微鏡
４６が配置されている。倒立型光学顕微鏡４６は対物レ
ンズ４８とカメラ接眼レンズ５０とを有している。次
に、図２（Ａ）と図２（Ｂ）を参照しながら、カンチレ
バー４２のバネ定数見積もり用冶具６０について説明す
る。バネ定数見積もり用冶具６０は、図２（Ａ）の側面
図と図２（Ｂ）の上面図から分かるように、支持部６２
と、そこから延びるレバー部６４と、その先端部に設け
られた反射面６６とを備えている。反射面６６はレバー
部６４の面に対して１０度の傾斜をもって支持されてお
り、この傾斜角度は、カンチレバーホルダー４０に取り
付けられたカンチレバー４２が水平面に対して成す傾斜
角度に一致している。
４６が配置されている。倒立型光学顕微鏡４６は対物レ
ンズ４８とカメラ接眼レンズ５０とを有している。次
に、図２（Ａ）と図２（Ｂ）を参照しながら、カンチレ
バー４２のバネ定数見積もり用冶具６０について説明す
る。バネ定数見積もり用冶具６０は、図２（Ａ）の側面
図と図２（Ｂ）の上面図から分かるように、支持部６２
と、そこから延びるレバー部６４と、その先端部に設け
られた反射面６６とを備えている。反射面６６はレバー
部６４の面に対して１０度の傾斜をもって支持されてお
り、この傾斜角度は、カンチレバーホルダー４０に取り
付けられたカンチレバー４２が水平面に対して成す傾斜
角度に一致している。
【００１８】本発明では、このバネ定数見積もり用冶具
６０を用いて、そのバネ定数を利用してカンチレバー４
２のバネ定数を求める。従って、バネ定数見積もり用冶
具６０のレバー部６４のバネ定数を予め知っている必要
がある。このため、以下では、まず、バネ定数見積もり
用冶具６０のレバー部６４のバネ定数を求める手順につ
いて説明し、続いて、バネ定数見積もり用冶具６０を用
いてカンチレバー４２のバネ定数を求める手順について
説明する。
６０を用いて、そのバネ定数を利用してカンチレバー４
２のバネ定数を求める。従って、バネ定数見積もり用冶
具６０のレバー部６４のバネ定数を予め知っている必要
がある。このため、以下では、まず、バネ定数見積もり
用冶具６０のレバー部６４のバネ定数を求める手順につ
いて説明し、続いて、バネ定数見積もり用冶具６０を用
いてカンチレバー４２のバネ定数を求める手順について
説明する。
【００１９】まず、図１の原子間力顕微鏡において、カ
ンチレバーホルダー４０にカンチレバー４２を取り付
け、半導体レーザー３０から射出され、カンチレバー４
２で反射されたレーザー光からの反射光が、四分割フォ
トダイオード３６の中心に入射するように、ステージ３
８を用いて四分割フォトダイオード３６の位置を調整す
る。
ンチレバーホルダー４０にカンチレバー４２を取り付
け、半導体レーザー３０から射出され、カンチレバー４
２で反射されたレーザー光からの反射光が、四分割フォ
トダイオード３６の中心に入射するように、ステージ３
８を用いて四分割フォトダイオード３６の位置を調整す
る。
【００２０】次に、カンチレバー４２をカンチレバーホ
ルダー４０から取り外し、バネ定数見積もり用冶具６０
をステージ１６の上に設置する。このとき、倒立型光学
顕微鏡４６を用いて、変位センサー２８からのレーザー
光がバネ定数見積もり用冶具６０の反射面６６に照射さ
れるように、バネ定数見積もり用冶具６０の位置を調整
する。続いて、ｚステージ２２を用いて、バネ定数見積
もり用冶具６０の反射面６６からの反射光が四分割フォ
トダイオード３６の中心に入射するように、センサー部
２６の高さ位置を調整する。
ルダー４０から取り外し、バネ定数見積もり用冶具６０
をステージ１６の上に設置する。このとき、倒立型光学
顕微鏡４６を用いて、変位センサー２８からのレーザー
光がバネ定数見積もり用冶具６０の反射面６６に照射さ
れるように、バネ定数見積もり用冶具６０の位置を調整
する。続いて、ｚステージ２２を用いて、バネ定数見積
もり用冶具６０の反射面６６からの反射光が四分割フォ
トダイオード３６の中心に入射するように、センサー部
２６の高さ位置を調整する。
【００２１】この状態で、変位センサー２８から出力さ
れる変位出力信号をモニターする。この信号のゲイン
は、バネ定数見積もり用冶具６０のレバー部６０の長さ
によって計算できる。バネ定数見積もり用冶具６０は、
外部から振動が与えられなくとも、熱的なゆらぎのため
に、図３に示されるような、共振点（ｆc ）の付近で
１ｎｍ程度の振動ピークを持つ周波数依存性が測定され
る。この振幅の二乗を周波数空間で積分し、そのときの
温度を測定することにより、バネ定数見積もり用冶具６
０のレバー部６４のバネ定数Ｋ0 は、Ｋ0 ＝ｋＴ／
〈ｚ2 〉の式から求められる。
れる変位出力信号をモニターする。この信号のゲイン
は、バネ定数見積もり用冶具６０のレバー部６０の長さ
によって計算できる。バネ定数見積もり用冶具６０は、
外部から振動が与えられなくとも、熱的なゆらぎのため
に、図３に示されるような、共振点（ｆc ）の付近で
１ｎｍ程度の振動ピークを持つ周波数依存性が測定され
る。この振幅の二乗を周波数空間で積分し、そのときの
温度を測定することにより、バネ定数見積もり用冶具６
０のレバー部６４のバネ定数Ｋ0 は、Ｋ0 ＝ｋＴ／
〈ｚ2 〉の式から求められる。
【００２２】続いて、カンチレバー４２のバネ定数Ｋ1
を求める手順について説明する。バネ定数を見積もる
対象であるカンチレバー４２をカンチレバーホルダー４
０に取り付け、カンチレバー４２からの反射光が四分割
フォトダイオード３６の中心に来るように位置を調節す
る。また、バネ定数見積もり用冶具６０をステージ１６
の上に載置する。図４に示されるように、バネ定数見積
もり用冶具６０にカンチレバー４２を対向させ、カンチ
レバー４２の支持部４２ａから延びたレバー部４２ｂの
自由端に形成されている探針４２ｃの先端を、バネ定数
見積もり用冶具６０の反射面６６に当接させる。
を求める手順について説明する。バネ定数を見積もる
対象であるカンチレバー４２をカンチレバーホルダー４
０に取り付け、カンチレバー４２からの反射光が四分割
フォトダイオード３６の中心に来るように位置を調節す
る。また、バネ定数見積もり用冶具６０をステージ１６
の上に載置する。図４に示されるように、バネ定数見積
もり用冶具６０にカンチレバー４２を対向させ、カンチ
レバー４２の支持部４２ａから延びたレバー部４２ｂの
自由端に形成されている探針４２ｃの先端を、バネ定数
見積もり用冶具６０の反射面６６に当接させる。
【００２３】この状態から、圧電素子２４を長さｄ、伸
長させる。その結果、カンチレバー４２が下方に移動
し、カンチレバー４２のレバー部４２ｂとバネ定数見積
もり用冶具６０のレバー部６４が共に弾性変位する。そ
の様子は図５に示される二連バネモデルとして模式化で
きる。
長させる。その結果、カンチレバー４２が下方に移動
し、カンチレバー４２のレバー部４２ｂとバネ定数見積
もり用冶具６０のレバー部６４が共に弾性変位する。そ
の様子は図５に示される二連バネモデルとして模式化で
きる。
【００２４】図５において、既知のバネ定数Ｋ0 はバ
ネ定数見積もり用冶具６０のレバー部６４のバネ定数に
相当し、未知のバネ定数Ｋ1 は求めるべきカンチレバ
ー４２のレバー部４２ｂのバネ定数に相当している。カ
ンチレバー４２のレバー部４２ｂの変位とバネ定数見積
もり用冶具６０のレバー部６４の変位の和は圧電素子２
４の伸長した長さｄであるから、バネ定数見積もり用冶
具６０のレバー部６４の変位をｄ' とすると、カンチ
レバー４２のレバー部４２ｂの変位はｄ−ｄ'であり、
これは変位センサー２６で測定される。
ネ定数見積もり用冶具６０のレバー部６４のバネ定数に
相当し、未知のバネ定数Ｋ1 は求めるべきカンチレバ
ー４２のレバー部４２ｂのバネ定数に相当している。カ
ンチレバー４２のレバー部４２ｂの変位とバネ定数見積
もり用冶具６０のレバー部６４の変位の和は圧電素子２
４の伸長した長さｄであるから、バネ定数見積もり用冶
具６０のレバー部６４の変位をｄ' とすると、カンチ
レバー４２のレバー部４２ｂの変位はｄ−ｄ'であり、
これは変位センサー２６で測定される。
【００２５】図５の二連バネモデルにおいては、未知の
バネ定数Ｋ1 と既知のバネ定数Ｋ0 の間に、次の釣
り合いの式、Ｋ0 ×ｄ' ＝Ｋ1 ×（ｄ−ｄ' ）
が成り立っている。従って、未知のバネ定数Ｋ1 はＫ
1 ＝Ｋ0 ×ｄ' ／（ｄ−ｄ' ）で求められる。
上述したように、バネ定数見積もり用冶具６０のレバー
部６４のバネ定数Ｋ0 と圧電素子２４の伸長した長さ
ｄは既知であり、ｄ−ｄ' は変位センサー２６によっ
て測定されるので、ｄ' は間接的に求められる。従っ
て、カンチレバー４２のレバー部４２ｂのバネ定数Ｋ1
が上の式から求められる。
バネ定数Ｋ1 と既知のバネ定数Ｋ0 の間に、次の釣
り合いの式、Ｋ0 ×ｄ' ＝Ｋ1 ×（ｄ−ｄ' ）
が成り立っている。従って、未知のバネ定数Ｋ1 はＫ
1 ＝Ｋ0 ×ｄ' ／（ｄ−ｄ' ）で求められる。
上述したように、バネ定数見積もり用冶具６０のレバー
部６４のバネ定数Ｋ0 と圧電素子２４の伸長した長さ
ｄは既知であり、ｄ−ｄ' は変位センサー２６によっ
て測定されるので、ｄ' は間接的に求められる。従っ
て、カンチレバー４２のレバー部４２ｂのバネ定数Ｋ1
が上の式から求められる。
【００２６】ここでは、カンチレバー４２のバネ定数を
求める作業は、大気中で行なうものとして説明したが、
この作業は液中で行なうこともできる。液中では、周波
数依存性に基づいてバネ定数を見積もる従来の手法は、
液体のダンピングが大きいために実施できないが、本発
明の手法は実施できる。
求める作業は、大気中で行なうものとして説明したが、
この作業は液中で行なうこともできる。液中では、周波
数依存性に基づいてバネ定数を見積もる従来の手法は、
液体のダンピングが大きいために実施できないが、本発
明の手法は実施できる。
【００２７】本発明において、バネ定数見積もり用冶具
は、見積もりの対象であるカンチレバーのレバー部のバ
ネ定数と同じ程度のバネ定数を持つレバー部と、カンチ
レバーホルダーに取り付けれたカンチレバーのレバー部
と同じ傾きを持つ反射面とを備えてさえいれば、どのよ
うな形状をしていても構わない。
は、見積もりの対象であるカンチレバーのレバー部のバ
ネ定数と同じ程度のバネ定数を持つレバー部と、カンチ
レバーホルダーに取り付けれたカンチレバーのレバー部
と同じ傾きを持つ反射面とを備えてさえいれば、どのよ
うな形状をしていても構わない。
【００２８】図６に、図２のバネ定数見積もり用冶具６
０とは異なる構成を持つ別のバネ定数見積もり用冶具７
０を示す。このバネ定数見積もり用冶具７０は、図６に
示されるように、ベース７２とレバー構造体７６とから
なり、レバー構造体７６は、直方体形状の支持部７８
と、その一面から平らに延出したレバー部８０とを有
し、レバー部８０には反射面が設けられており、その支
持部７８が、ベース７２に形成された斜面部７４に設置
される。ベース７２の傾斜面７４は、カンチレバーホル
ダー４０に取り付けられたカンチレバー４２のレバー部
４２ｂと同じ傾斜を有しており、その結果、レバー構造
体７６のレバー部８０の反射面が、カンチレバー４２の
レバー部４２と同じ傾斜角で支持される。
０とは異なる構成を持つ別のバネ定数見積もり用冶具７
０を示す。このバネ定数見積もり用冶具７０は、図６に
示されるように、ベース７２とレバー構造体７６とから
なり、レバー構造体７６は、直方体形状の支持部７８
と、その一面から平らに延出したレバー部８０とを有
し、レバー部８０には反射面が設けられており、その支
持部７８が、ベース７２に形成された斜面部７４に設置
される。ベース７２の傾斜面７４は、カンチレバーホル
ダー４０に取り付けられたカンチレバー４２のレバー部
４２ｂと同じ傾斜を有しており、その結果、レバー構造
体７６のレバー部８０の反射面が、カンチレバー４２の
レバー部４２と同じ傾斜角で支持される。
【００２９】このバネ定数見積もり用冶具７０のレバー
部８０のバネ定数の求め方と、これを用いて行なうカン
チレバー４２のバネ定数の求め方は、先に説明したバネ
定数見積もり用冶具６０と同様であり、その詳しい説明
は省略する。
部８０のバネ定数の求め方と、これを用いて行なうカン
チレバー４２のバネ定数の求め方は、先に説明したバネ
定数見積もり用冶具６０と同様であり、その詳しい説明
は省略する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、そのバネ定数が走査型
プローブ顕微鏡の変位検出系によって求められる弾性変
形し得るレバー部を持つバネ定数見積もり用冶具が提供
され、このバネ定数見積もり用冶具のレバー部にカンチ
レバーの探針を押しつけることで、マニピュレーターの
ような特殊工具を使用することなく、また液浸の状態で
あっても、カンチレバーのバネ定数を見積もることがで
きる。
プローブ顕微鏡の変位検出系によって求められる弾性変
形し得るレバー部を持つバネ定数見積もり用冶具が提供
され、このバネ定数見積もり用冶具のレバー部にカンチ
レバーの探針を押しつけることで、マニピュレーターの
ような特殊工具を使用することなく、また液浸の状態で
あっても、カンチレバーのバネ定数を見積もることがで
きる。
【図１】本発明の適用対象である光てこ式の変位センサ
ーを有する液浸タイプの原子間力顕微鏡を示している。
ーを有する液浸タイプの原子間力顕微鏡を示している。
【図２】本発明によるカンチレバーのバネ定数見積もり
用冶具を示している。
用冶具を示している。
【図３】熱的なゆらぎによる図２のバネ定数見積もり用
冶具のレバー部の振動の周波数依存性を示している。
冶具のレバー部の振動の周波数依存性を示している。
【図４】カンチレバーのバネ定数を見積もるときのバネ
定数見積もり用冶具とカンチレバーの配置関係を示して
いる。
定数見積もり用冶具とカンチレバーの配置関係を示して
いる。
【図５】図４と等価な二連バネモデルを示している。
【図６】本発明による別のカンチレバーのバネ定数見積
もり用冶具を示している。
もり用冶具を示している。
６０ バネ定数見積もり用冶具 ６２ 支持部 ６４ レバー部 ６６ 反射面
Claims (3)
- 【請求項１】光てこ方式の変位検出系を有する走査型プ
ローブ顕微鏡に使用されるカンチレバーのバネ定数を見
積もるための冶具であり、 弾性変形し得るレバー部と、 レバー部を片持ちに支持する支持手段と、 レバー部の自由端部に設けられた反射面であって、走査
型プローブ顕微鏡に取り付けられたカンチレバーが変位
検出系の光を反射する部分と同じ傾斜角度で支持される
反射面とを備えている、カンチレバーのバネ定数見積も
り用冶具。 - 【請求項２】請求項１において、支持手段は直方体形状
の支持部からなり、レバー部は支持部の直方体の一面か
ら平らに延出しており、反射面はレバー部の面に対して
傾斜して支持されている、カンチレバーのバネ定数見積
もり用冶具。 - 【請求項３】請求項１において、支持手段は直方体形状
の支持部と支持部を傾けて支えるベースとからなり、レ
バー部は支持部の直方体の一面から平らに延出してお
り、反射面はレバー部の面に平行に支持されている、カ
ンチレバーのバネ定数見積もり用冶具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5771397A JPH10253348A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | カンチレバーのバネ定数見積もり用冶具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5771397A JPH10253348A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | カンチレバーのバネ定数見積もり用冶具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253348A true JPH10253348A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13063598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5771397A Withdrawn JPH10253348A (ja) | 1997-03-12 | 1997-03-12 | カンチレバーのバネ定数見積もり用冶具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253348A (ja) |
-
1997
- 1997-03-12 JP JP5771397A patent/JPH10253348A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |