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【24h】

トライボツール開発記: ブレイクスルーへの挑戦光ファイバープローブを用いた高感度摩擦力測定装置

机译：Tribo工具开发报告：使用光纤探针突破高灵敏度摩擦力测量设备的挑战

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摘要

測定法の原理を図1に示す.本法は先端を球形状に加工した光ファイバーをしゅう動子として用いる(以下，光ファイバープローブ).光ファイバープローブの直径は約100μm,長さは1〜4mm程度であり，先端の球の直径は5〜200μm程度である.これを試料面に対して垂直に配置し，その上端をピエゾアクチュエータにより面内方向に加振して，先端の球で試料表面をしゅう動する.先端の球に働く摩擦力は，ファイバーのたわみを測定することによって定量化できる.光ファイバープローブの軸方向への剛性は高く,たわみ方向への剛性は低いため，しゅう動すきまを精確に規定した状態で高感度な摩擦力測定が可能となる.プローブのたわみは光学的手法(第2章に後述)により10pmオーダの検出感度で測定可能である.これは，ファイバーのばね定数が10N/mオーダであることから，力感度に換算すると0.1nNオーダに相当する.試料台は高精度なピエゾステージに搭載されており,プローブ先端と基板表面とのすきまは0.1nmの分解能で調整可能である.本法をファイバーウォブリング法(FWM, Fiber Wobbling Method)とよぶこととした.
机译：测量方法的原理如图1所示。在该方法中，将尖端加工成球形的光纤用作滑块（以下称为光纤探针），其直径约为100μm，长度约为1-4mm。顶端球体的直径约为5至200μm，垂直于样品表面放置，并且球体的上端通过压电致动器沿平面内方向振动，顶端球体划伤了样品表面。通过测定纤维的挠曲，可以量化作用在前端的球上的摩擦力，因此，由于光纤探针在轴向上的刚性高，在弯曲方向上的刚性低，因此能够准确地测定滑动间隙。在规定的条件下可以高灵敏度地测量摩擦力，探头的挠度可以通过光学方法（第2章稍后介绍）进行测量，检测灵敏度约为10 pm。因为它是/ m的量级，所以在力敏度上相当于0.1nN的量级。样品台安装在高精度的压电台上，并且探针尖端与基板表面之间的间隙可以0.1 nm的分辨率进行调节。此方法称为光纤摆动方法（FWM）。

著录项

  • 来源
    《トライボロジスト》 |2014年第9期|566-568|共3页
  • 作者

    伊藤伸太郎; 福澤健二;

  • 作者单位

    名古屋大学　大学院工学研究科　マイクロ•ナノシステム工学専攻　(〒464-8603　愛知県名古屋市千種区不老町);

    名古屋大学　大学院工学研究科　マイクロ•ナノシステム工学専攻　(〒464-8603　愛知県名古屋市千種区不老町);

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