JPS6361136A - 超微小材料試験装置 - Google Patents

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、被試験体表面に形成された薄膜の強度等を試
験するために用いられる超微小材料試験装置に関する。

［従来の技術］ 微小荷重を加える可変式負荷機構によって被測定物の測
定面に圧子を押し付け、該圧子の変位量すなわち押し込
み深さを計測するようにした超微小硬度計が開発されて
いる。この硬度計には、補助装置として光学モニタが設
けられており、該光学モニタによって試料台に載置した
試験片の試験位置を決定し、試料台を回転させて該試験
位置を負荷位置に持つ・てくるようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来装置では、光学モニタの光軸と可変式負荷機構
の負荷軸とが別々になっており、上記したように試料台
に載置された試料の試験位置を決定した後に、試料台を
移動させて試験位置を負荷軸側に位置させていた。その
ため、光学モニタによって決定した試験位置と実際の試
験位置とに若干の位置ズレが生じることが避けがたいと
いう問題点があった。また、試料台が回転方式等で移動
できるように支持されており、その支持軸と負荷軸とが
ずれているため、負荷を与えることにより試料台が多少
傾き、正確な測定ができないという問題点もあった。さ
らに、光学部と負荷部体を別々に設けているため、所望
スペースが広くなり、装置全体が大きくなるという問題
点もありだ。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため本発明は次のような超微小材
料試験装置を提供する。

すなわち、本発明にかかる超微小材料試験装置は、光学
モニタ手段により被試験体表面の試験位置を決定し、そ
の試験位置へ圧子を押し付けてその圧子の変位量を変位
検出器によって求めるようにした超微小材料試験装置で
あって、前記光学モニタ手段の光路を固定して設けると
ともに、前記圧子と該圧子へ荷重を伝達する負荷軸とを
、前記光学モニタ手段の光路内に出入自在に設けたこと
を特徴としている。

［作用］ 光学モニタ手段によって試験位置を決定したのち、圧子
へ荷重を伝達する負荷軸を前記光学モニタ手段の光路内
に位置させて圧子の押込みを行なう。このとき負荷軸と
光路とが一致するので、決定された試験位置に対して圧
子の押し込みを精度よ〈行なうことができる。

［実施例コ 第１図は、本発明の１実施例の構成を示す断面図である
。この超微小材料試験装置１の枠体２内には、可変形負
荷手段として電磁式の７荷重装置３が設けられている。

荷重装置３は永久磁石５と電磁コイル６とから構成され
ている。永久磁石５は枠体２に固定されており、電磁コ
イル６は非磁性体のトーションバー１１に連結され、ト
ーションバー１１の端部に接続されたバランスウェイト
１２によって浮遊状態で支持されている。また、電磁石
コイル６の下側には側面視階段状の屈曲形状に形成され
た剛体の圧子連結棒７が連結され、圧子連結棒７の先端
には圧子８が取り付けられている。

電磁計測制御装置２３から直流電流を流せば、その流す
向きにより永久磁石５と電磁コイル６との間に働ら〈電
磁力によって、電磁コイル６が上下に移動する。電磁コ
イル６を下方へ移動させれば、荷重装置３で発生した荷
重が圧子連結棒７を介して圧子８に伝達され、圧子８は
試料台１７のステージ１６上に載置された試料１５に押
し付けられる。この圧子の変位、すなわち試料表面の変
位（〈ぼみ潔さ）は、差動トランス式の変位検出器９に
よフて検出される。

圧子連結棒７の圧子８直上部に位置する部分７ａは、回
転台２１の透孔２４を貫通した状態で垂直に支承されて
いる。回転台２１の回転軸２０は、荷重装置３の中心軸
（１点鎖線で示す）と一致させており圧子８は回転台２
１を回転させることによって荷重装置３の中心軸回りを
回動する。

第２図は回転台２１の平面図であり、この回転台２１上
には電磁式ロック機構２５が設けられている。

電磁式ロック機構２５は、ソレノイドを内蔵する本体２
６と、該本体から突出する１対のアーム２７．２７をそ
なえ、該アームには、前記圧子連結棒７の圧子直上部７
ａを挟む位置に圧子挟持具２８がそれぞれ取り付けられ
ている。本体２６内のソレノイドに通電することにより
、上記アーム２７．２７を矢印Ｘ方向に適宜移動させる
ことができる。回転台２１を回転させて圧子を試料１５
上から待機位置へ移動させるときは、アーム２７．２７
を互いの間隔が狭くなる方向に移動させて、圧子挟持具
２８．２８で圧子連結棒７の圧子直上部を両側から挟持
固定するとともに、負荷時にはアーム２７．２７を互い
に遠ざかる方向に移動させ、圧子連結棒７をフリーな状
態とすることができる。

なお、回転台２１には回転操作用のレバー２９が突設さ
れている。

回転台２１にはさらに圧子８と回転軸２０を挟んだ対称
位置に光学モニタの対物レンズ１９．１９が取り付けら
れでおり、回転台２１を回転させることによって、圧子
８と対物レンズ１９を切換的に試料台１７直上部に位置
させることができる。

この対物レンズ１９は、接眼レンズ１８、プリズム、反
射ミラーその他の部品とともに光学モニタ１３を構成す
る。光学モニタ１３の光路りは負荷時における圧子連結
棒７の圧子直上部７ａの軸と一致する。すなわち、光学
モニタ１３の光軸りは試料台の中央部に突き当るように
固定されており、その光路り内に対物レンズ１９または
圧子連結棒７と圧子８が切換的に出入するようになって
いる。対物レンズ１９を圧子８と切換えて試料台１７の
直上に位置させると、対物レンズ１９の像が圧子８を位
置させた時の圧子連結棒７の位置と同じ空間を光路とし
て通過し、接眼レンズ１８で結像するように、反射ミラ
ー等の、光学部品が配置されている。

上記のように構成された装置によって試験を行なうには
、まず対物レンズ１９を試料台１７の直上部に位置させ
る。接眼レンズ１８をのぞきながら試料台１７を上下さ
せ、試料１５の表面を見つけ、試験する位置をススージ
１６を操作して決定する。次に、回転台２１を回転して
圧子８を試料上に位置させる。光学モニタ１３の光路と
圧子連結棒の軸すなわち荷重伝達路は一致しているので
、圧子８を下方へ移動させれば、圧子８は光学モニタに
よりて決定された試験位置へ押し込まれφことになる。

計測制御装置２３には予め試験条件が設定されており、
所定のシーケンスにしたがって電磁コイル６に負荷方向
の直流電流が流れ、電磁コイル６は下方へ移動する。Ｔ
Ｌ電磁コイルの移動に伴なって圧子連結棒７も下方へ下
がり、圧子８は試料表面へ押し込まれる。このときの圧
子８の変位量は、変位検出器９によって検出される。所
定の試験が終了すれば電磁コイル６に除荷方向の電流を
流し、圧子８を上方へ移動させる。回転台２１を回転し
て対物レンズ１９を試料１５上へ位置させ、接眼レンズ
１８をのぞいて試料１５表面のくぼみを観察する。

このように本装置によれば、固定された試料台上の試料
に対して光学モニタ１３の光路と荷重装置３の荷重伝達
路が同一なので、位置決めされた試験位置に対して正確
に圧子を押し込むことができる。また、試料台の支持軸
に対して同軸に負荷がかかるように構成でき、試料台が
傾むくことがなく正確なくぼみ深さの測定ができる。光
路と荷重伝達路とが一致するように、光学モニタと荷重
装置を配置するので、無駄なスペースを必要とせず、装
置全体をコンパクトに構成することができる。なお図示
例では負荷機構が吊下式となっているが天秤式とするこ
ともできこの図示例には限定されない。また圧子と負荷
軸を光学モニタ手段の光路内に出入する機構は図示例の
ようにレバー回動式に限定されず電動手段で自動回動さ
せるようにすることもできさらに円板形に限定されない
。

［発明の効果］ 上記説明から明らかなように、本発明にかかる超微小材
料試験装置によれば、位置決めされた試験位置に対して
正確に圧子を押し付けることができ、試験位置決めの結
反を向上することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示す断面図、第２図
は要部の平面図である。 ３・・・荷重装置　　　　　　　５・・・永久磁石６・
・・電磁コイル　　　　　　７・・・圧子連結棒８・・
・圧子　　　　　　　　　１３・・・光学モニタ１５・
・・試料　　　　　　　　　１９・・・対物レンズ特許
出願人　株式会社島律製作所 代理人　弁理士　菅　原　弘　志 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学モニタ手段により被試験体表面の試験位置を
   決定し、その試験位置へ圧子を押し付けてその圧子の変
   位量を変位検出器によって求めるようにした超微小材料
   試験装置であって、前記光学モニタ手段の光路を固定し
   て設けるとともに、前記圧子と該圧子へ荷重を伝達する
   負荷軸とを、前記光学モニタ手段の光路内に出入自在に
   設けたことを特徴とする超微小材料試験装置。