JPH1194864A - カンチレバーユニット装着具 - Google Patents
カンチレバーユニット装着具Info
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- JPH1194864A JPH1194864A JP25102597A JP25102597A JPH1194864A JP H1194864 A JPH1194864 A JP H1194864A JP 25102597 A JP25102597 A JP 25102597A JP 25102597 A JP25102597 A JP 25102597A JP H1194864 A JPH1194864 A JP H1194864A
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Abstract
てカンチレバーユニットホルダへ簡単かつ正確に装着で
きるカンチレバー装着具を提供する。 【解決手段】 ピンセット40は、一対の腕部41a,
41bの一端を相互に固定して支点41cとしたピンセ
ット部41と、自由端が各腕部41a,41bの 延在
方向に撓むように、前記各腕部41a,41bの他端に
片持ち梁式に支持さ れた一対の梁部42a,42b
と、前記各梁部42a,42bの自由端に一端が 固定
され、各腕部41a,41bの延在方向に延びた一対の
保持部43a,43 bとによって構成されている。前
記各保持部43a,43bの相互に対向する面 には、
その他端から予定の長さだけ、前記カンチレバーユニッ
トの板厚に応じた 幅の溝44a,44bが形成されて
いる。
Description
ト装着具に係り、特に、自己検知型カンチレバーを具備
した薄板状のカンチレバーユニットをカンチレバーユニ
ットホルダへ装着する際に用いるカンチレバー装着具に
関する。
試料表面とプローブとの間の相互作用を利用して試料表
面の微細な組織や構造を検出するために、片持ち梁の先
端に探針を装着したカンチレバーが走査プローブとして
使用される。試料表面と探針との間には、原子間力に基
づく引力または斥力が発生するので、探針を試料表面で
XY方向へ走査させながら原子間力をカンチレバーの歪
量として検出し、この歪量すなわち試料表面と探針との
間隙が一定となるように試料ステージをZ軸方向へ微動
させれば、その際の微動信号、あるいは検出された歪量
そのものが試料表面の形状を代表するようになる。カン
チレバーの撓み量は、その自由端近傍の背面にレーザ光
を照射し、反射されたレーザ光のスポット位置を位置検
出器で測定することにより検出される。
チレバーの撓み量を光学的に検出する方法では、構成が
複雑化して調整も難しいという問題があった。そのた
め、近年になって撓み量を検知するセンサ機能をカンチ
レバー上に設け、検知した撓み量を電気信号として直接
出力し得る特徴を持った自己検知型のカンチレバーが開
発されている。
ば、高価な光学系や複雑な調整が不要となるが、その反
面、電気信号を出力するためにカンチレバー側に設けた
電気接点と、カンチレバーを保持するために走査型プロ
ーブ顕微鏡側に設けたホルダの電気接点とが正確に接触
するように、ホルダに対してカンチレバーを正確に位置
決めして固定する必要がある。
1回/日であるため、カンチレバーはホルダに対して容
易に着脱できるように保持することが望ましい。そこ
で、本出願人は、自己検知型カンチレバーを備えたカン
チレバーユニットを、機械的にも電気的にも容易かつ正
確に装着できるように工夫したカンチレバーユニットホ
ルダを発明して出願した(97−N−1)。しかしなが
ら、カンチレバーユニットを所望の姿勢で保持してカン
チレバーユニットホルダへ装着するための装着具に関し
ては考慮されていなかった。
点を解決し、カンチレバーユニットを所望の姿勢で保持
してカンチレバーユニットホルダへ簡単かつ正確に装着
できるようにしたカンチレバー装着具を提供することに
ある。
ために、本発明では、薄板状のカンチレバーユニットを
挟持してカンチレバーユニットホルダへ装着するための
カンチレバー装着具を、一対の腕部の一端を相互に固定
して支点としたピンセット部と、前記ピンセット部の各
腕部に片持ち梁式に支持された一対の挟持部とによって
構成した点に特徴がある。
ば、各挟持部によって挟持したカンチレバーユニットを
カンチレバーユニットホルダの所定位置へ装着する際
に、挿入しようとするカンチレバーユニットが障害物等
と接触すると挟持部が撓むので、障害物等との接触を手
感触のみならず目視によっても確認することができる。
細に説明する。図5は、走査プローブとして自己検知型
カンチレバーを用いた走査プローブ顕微鏡の主要部の構
成を示した図である。筐体1の上部には第1の永久磁石
2が装着され、永久磁石2の中央部には、環状溝5で囲
まれた心棒部3が形成されている。永久磁石2の心棒部
3にはキャップ状の可動子4が遊嵌され、可動子4の外
周部にはボイスコイル6が巻回されている。永久磁石
2、心棒部3、可動子4およびボイスコイル6は、音響
用スピーカ等で使用されているボイスコイルモータを形
成している。
z方向に延びるスピンドル8の上端部が固着されてお
り、スピンドル8の下端部近傍は、バネ12によって中
筒13に支持されている。また、スピンドル8の下端部
にはホルダ取付台14が固定されており、このホルダ取
付台14には、後に図6〜8を参照して詳述するカンチ
レバーユニットホルダ50が固着されている。ホルダ5
0には、後に図9,10を参照して詳述するカンチレバ
ーユニット10が保持されている。
磁石21が装着され、永久磁石21の中央部には、環状
溝28で囲まれた心棒部22が形成されている。心棒部
22にはキャップ状の可動子23が遊嵌され、可動子2
3の外周部にはボイスコイル25が巻回されている。第
2の永久磁石21、心棒部22、可動子23およびボイ
スコイル25は前記と同様のボイスコイルモータを形成
している。
一端が固着され、スピンドル27の他端は中筒13の側
部に固着されている。このボイスコイルモータは主走査
方向(X方向)のスピンドル27に作用するが、図示さ
れていない同構成のボイスコイルモータが90°回転し
た位置に設けられており、副走査方向(Y方向)のスピ
ンドルに作用する。そして、前記主および副走査方向の
ボイスコイルモータを駆動することにより、カンチレバ
ーユニット10の自由端に設けられた探針10aは試料
表面に対してラスタ走査される。探針10aと対向する
位置には試料台31が設けられ、試料台31上には観察
対象の試料32が載置されている。該試料台31は試料
ステージ33上に設置されている。
50の側面図であり、図7は図6のA矢図であり、図8
は図6のB矢図である。本実施形態では、カンチレバー
ユニットホルダ50はピエゾ加振板58を介して前記ホ
ルダ取付台14に固定されている。このピエゾ加振板5
8は、生物分子等の柔らかい試料の観察時にカンチレバ
ーを共振させる目的で設けられている。
性体電極54(54a〜54d)のU字部がそれぞれ挿
貫される4つの溝55が形成されている。ホルダ50の
下方には、本体と予定の間隙を保って対向するように櫛
歯状の電極ガイド53が片持ち支持されている。電極ガ
イド53の櫛歯は、前記各溝55と対応する位置が欠け
るように構成されている。
方のU字部がそれぞれ各溝55に挿貫され、他方のU字
部から端部に至る部分は、その屈曲部57が電極ガイド
53の櫛歯間から間隙内へ弾性的に突出している。ホル
ダ50の下方にはカンチレバー台52が形成されてい
る。次いで、本発明におけて挟持対象物となるカンチレ
バーユニットについて説明する。図9は、自己検知型カ
ンチレバーを搭載したカンチレバーユニット10の平面
図であり、図10は図9の側面図である。
したように、厚板状のシリコン基板72と薄板状のシリ
コン基板71とを積層し、薄板状シリコン基板71の一
端から突き出た片持ち梁部71aの自由端に探針10a
が形成された自己検知型カンチレバー70と、図9に示
したように、前記カンチレバー70の少なくとも片持ち
梁部71aが端部から突き出すように当該カンチレバー
70を保持するガラスエポキシ基板80とによって構成
されている。
た主面には、梁部71aの撓み量に応答した電気信号を
出力する検知回路(図示せず)、ならびに当該検知回路
の電源ライン用および信号ライン用のボンディングパッ
ド79が形成されている。ガラスエポキシ基板80の表
面には、複数の配線パターン82が形成されており、各
配線パターン82の一端には、前記カンチレバーユニッ
トホルダ50の各電極54の屈曲部57が圧接されるコ
ンタクトパターン82aが形成され、他端にはボンディ
ングパッド82bが形成されている。
9とガラスエポキシ基板80のボンディングパッド82
bとはボンディングワイヤ83で接続され、ボンディン
グワイヤ83および各ボンディングパッド79,82b
には樹脂モールド81が施されている。前記カンチレバ
ーユニット10は、図11に示したように、コンタクト
パターン82a側の端部が専用ケース15の溝15aに
挿貫され、カンチレバー70が上側を向いて露出する姿
勢で保持されている。
レバーユニット装着具としてのピンセット40の斜視図
であり、図2は図1の側面図、図3は図1の正面図、図
4は図1の下面図である。本発明のピンセット40は、
例えばジェラコン、デルリン(共に登録商標)等の樹脂
によって形成され、一対の腕部41a,41bの一端を
相互に固定して支点41cとしたピンセット部41と、
ピンセット部41の各腕部41a,41bに片持ち梁式
に支持された一対の挟持部49a,49bとによって構
成されている。
部41a,41bの延在方向に撓むように、前記各腕部
41a,41bの他端に片持ち梁式に支持された一対の
梁部42a,42bと、前記各梁部42a,42bの自
由端に一端が固定され、各腕部41a,41bの延在方
向に延びた一対の保持部43a,43bとによって構成
されている。
する面には、その他端から予定の長さだけ、前記カンチ
レバーユニットの板厚に応じた幅の溝44a,44bが
形成されている。さらに、本実施形態では前記各腕部4
1a,41bの他端には、一対のガイド板45a,45
bが各腕部41a,41bの延在方向に沿って予定の間
隙で対向配置されている。
カンチレバーユニット10を前記ホルダ50へ装着する
際、作業者は、前記図11に関して説明した専用ケース
15に収容されているカンチレバーユニット10のガラ
スエポキシ基板80の両サイドを溝44a,44bに挿
貫し、両腕部41a,41bを指で摘んでカンチレバー
ユニット10を挟持する。
ンセット40で挟持して前記専用ケースから取出した状
態を示した図であり、本実施形態では、カンチレバーユ
ニット10は樹脂モールド面が下側になる姿勢で挟持さ
れる。次いで、作業者は図12に示したように、カンチ
レバーユニット10を略水平状態に保ち、カンチレバー
台52と電極ガイド53との間隙部へ下方から斜め上方
へ向けて挿入する。
入位置が狂い、その先端部がカンチレバー台52や電極
ガイド53等に接触すると、挟持部49の梁部42が破
線矢印方向へ撓むので、作業者は挿入位置のずれを手感
触のみならず目視によっても確認することができる。こ
のため、障害物に接触しているにもかかわらずカンチレ
バーユニット10を無理に挿入してしまうことがなく、
装着時におけるカンチレバーユニット10やホルダ50
の破損を防止できる。
性的に突出した電極54の弾性力に抗して挿入されるた
め、図13に示したように、間隙内へ挿入された後は、
その弾性力によってカンチレバー台52側へ押しつけら
れ、電極54とカンチレバー台52とによって挟持され
ることになる。各電極54は、カンチレバーユニット1
0が正規の位置まで挿入されると、その屈曲部57がガ
ラスエポキシ基板80の各コンタクトパターン82aと
接触するように予め位置決めされている。
の幅とガイド45a,45bの間隙とを等しくしている
ので、図12に示したように、ガイド45a,45b間
にホルダ取付台14を係合させた状態でピンセット40
をスライドさせてカンチレバーユニット10を挿入すれ
ば、幅方向の位置決めも同時に達成される。
成される。 (1) 薄板状のカンチレバーユニットを所望の姿勢で簡単
に保持することができるので、カンチレバーユニットを
カンチレバーユニットホルダへ簡単かつ正確に装着でき
るようになる。 (2) カンチレバーユニットの挿入位置が狂い、その先端
部が障害物等に接触すると、梁部が撓んで位置ずれを目
視により確認することができるので、装着時におけるカ
ンチレバーユニットやホルダの破損を防止できる。 (3) カンチレバーユニットの挿入方向に垂直な幅方向に
関して予定の間隙で対向するガイド板を設けたので、装
着時における幅方向の位置決めが容易になる。
である。
採用した走査プローブ顕微鏡の主要部の構成を示した図
である。
ーユニットの平面図である。
る。
である。
た図である。
ホルダの側面図である。
た状態を示した図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 薄板状のカンチレバーユニットを挟持し
てカンチレバーユニットホルダへ装着するためのカンチ
レバー装着具において、 一対の腕部の一端を相互に固定して支点としたピンセッ
ト部と、 前記ピンセット部の各腕部に片持ち梁式に支持された一
対の挟持部とを具備したことを特徴とするカンチレバー
ユニット装着具。 - 【請求項2】 前記挟持部は、 自由端が前記ピンセット部の各腕部の延在方向に撓むよ
うに、前記各腕部に片持ち梁式に支持された一対の梁部
と、 前記各梁部の自由端に固定された一対の保持部とによっ
て構成されたことを特徴とする請求項1に記載のカンチ
レバーユニット装着具。 - 【請求項3】 前記各保持部の相互に対向する面には、
カンチレバーユニットの板厚に応じた幅の溝が形成され
たことを特徴とする請求項2に記載のカンチレバーユニ
ット装着具。 - 【請求項4】 前記各腕部の他端には、一対のガイド板
が各腕部の延在方向に沿って予定の間隙で対向配置され
たことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載
のカンチレバーユニット装着具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25102597A JP3270365B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | カンチレバーユニット装着具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25102597A JP3270365B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | カンチレバーユニット装着具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1194864A true JPH1194864A (ja) | 1999-04-09 |
JP3270365B2 JP3270365B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=17216511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25102597A Expired - Lifetime JP3270365B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | カンチレバーユニット装着具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3270365B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006072081A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Keyence Corp | 顕微鏡装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016126730A1 (en) * | 2015-02-02 | 2016-08-11 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Magnetic tweezers, calibration methods and uses thereof |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP25102597A patent/JP3270365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006072081A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Keyence Corp | 顕微鏡装置 |
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JP3270365B2 (ja) | 2002-04-02 |
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