ナノ3次元座標測定機のためのレーザトラップ非接触プローブに関する基礎的研究

纳米三维坐标测量机激光阱非接触式测头基础研究

基本信息

批准号：
07750143
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロマシニングによって創成される数10〜数100マイクロメートルの微細加工形状の測定評価法を確立するためには,マイクロメートルオーダの微細形状をナノメートルオーダで計測可能なナノ3次元座標測定機の開発が必要である.そこで本研究は,ナノ3次元座標測定機の中核技術である位置検出プローブの開発を目的とするものであり,レーザトラッピング技術を応用したレーザトラッピング非接触プローブを提案し,基礎的な現象の解明と基本原理の確立を行うものである.本年度は,トラッピング力の理論解析に基づいて,高精度干渉顕微鏡と3次元トラッピング光学系を組み合わせた実験装置を構築し,レーザトラッピング非接触プローブの基本特性を調べる実験を行った.当該年度の研究成果をまとめると以下のとおりである.1.レーザトラッピング力の理論解析微小球に作用するトラッピング力をレーザ光による放射圧理論に基づいてモデル化し,粒径,レーザパワー密度およびスポット径等の影響を数値解析によって明らかにした.2.レーザトラッピング非接触プローブ基本光学系の構築と微小粒子の3次元トラッピング実験数値解析に基づき,Arレーザ光(488nm)を集光して微粒子を捕捉するレーザトラッピング光学系にHe-Neレーザ光(633nm)によるMirau干渉顕微鏡光学系を組み込んだレーザトラッピングプローブ光学系を構築した.さらに,対物レンズ(50×)によって集光された波長488nmのArレーザ光によって液晶素子用のスペ-サシリカ粒子(粒径5μm)を3次元的に捕捉できることを明らかにした.3.Mirau干渉顕微鏡による微小球の変位計測実験ピエゾ素子付きのXYZ試料ステージによって粒子をナノメートルオーダで移動させ,その変位量をHe-Neレーザ光によるMirau干渉計によって高精度に計測できることを明らかにした.

为了建立微细加工制造的数十至数百微米微细加工形状的测量评估方法，需要开发能够测量纳米量级微米级微细加工形状的纳米三维坐标测量机因此，本研究的目的是开发作为纳米三维坐标测量机核心技术的位置检测探针，并提出一种应用激光捕获技术的激光捕获非接触式探针。目的是阐明基本现象，建立基本原理。今年，我们将在捕获力理论分析的基础上，构建高精度干涉显微镜和三维捕获光学系统相结合的实验装置，并进行我们进行了一项实验来研究非接触式探针的基本特性。今年的研究成果总结如下：1.激光捕获力的理论分析利用激光捕获力的理论解释了作用在微球上的捕获力。基于激光的辐射压力模型。通过数值分析阐明了粒径、激光功率密度、光斑直径等因素的影响。 2.基于数值分析、Ar的激光捕获非接触探针基本光学系统的构建及微粒子三维捕获实验。我们构建了一个激光捕获探针光学系统，将使用 He-Ne 激光 (633 nm) 的 Mirau 干涉显微镜光学系统整合到收集激光 (488 nm) 以捕获粒子的激光捕获光学系统中。此外，我们还证明了用于液晶器件的间隔二氧化硅颗粒（直径 5 μm）可以通过物镜（50 倍）聚焦的波长 488 nm 的 Ar 激光进行三维捕获。3. 通过显微镜进行米劳干涉。微球位移测量实验我们证明了使用配备有压电元件的XYZ样品台可以使粒子在纳米量级上移动，并且可以使用使用He-Ne激光的Mirau干涉仪高精度测量位移量。