JPH02284005A - 探針保持機構 - 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、走査型トンネル顕微鏡のトンネル電流検出用
その他の電気特性検出用電極プローブを構成する探針に
関し、特に探針を容易に確実に装着して保持す・る探針
保持機構に関するものである。

［従来の技術］ 近年、原子、分子オーダーの分解能を有する走査型トン
ネル顕微鏡が開発され、表面構造解析、表面粗さ計測な
どに応用されている。

この走査トンネル顕微鏡は、導電性試料と導電性探針の
間に電圧を印加し、ｌｎｍ程度の距離まで接近させると
トンネル電流が流れ、その距離によりトンネル電流が指
数関数的に変化することを利用したものである。その探
針として、先端を電解研磨等で非常に先鋭に仕上げたも
のを用いて導電性物質からなる試料表面との距離を一定
に保ち２次元的に走査すると表面の原子配列または、凹
凸の形状によりトンネル電流が変化し、表面像を得るこ
とができる（ｒ固体物理Ｊ　　Ｖｏ１２２、Ｎｏ。３　
１９８７　　ＰＰ１７６−１８６）。

このような装置では、探針を駆動機構に堅固に保持し、
かつ容易に交換できるような探針保持機構が必要である
。従来の探針保持機構は、第４図に示すように、ばね４
で探針１を押える機構か用いられていた（特開昭６３−
２３６９９２号公報参照）。２は探針１の先端をｘ、ｙ
、ｚ方向に動作させる円筒型圧電素子で、その内周面に
は共通電極が設けられ、外周面は、各々の方向に駆動さ
せるように図のように分割されたＭ、　Ｒｆｉが設けら
れている。例えば、Ｚ電極と共通電極に電圧を印加する
と円筒はＺ方向へ伸縮する。また、対向して設けられた
ｙ電極に逆極性の電圧を印加すると一方が伸び他方が縮
み、円筒には曲げる力が作用し、探針１の先端はｙ方向
に動く。円筒型圧電素子２には探針１と嵌合する穴を設
けた保持部材３が固定される。この保持部材３の半分は
切欠部となっており、ばね４で探針１を押圧して保持す
る機構となっている。

［発明が解決しようとする課ａ］ しかしながら、上記従来例では、第５図の断面図のよう
に探針１を保持部材３の切欠部にばね４で押しつけてい
るため、探針１の直線性が悪く曲がっている場合には、
ばね４で押しつけている部分でのみ探針１が保持部材３
に対し固定され、探針１の後端は固定されないで、堅固
な固定が不可能となる欠点があった。また探針１を交換
する場合、ばね４を一旦はね上げてから探針１を嵌合穴
に挿入するため、交換の手間がかかった。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は、探
針を保持する嵌合穴の入口の外側近傍に探針を側面から
探針軸と直角に押圧し嵌合穴の人口部分を支点としてモ
ーメントを与える弾性部材を設けることにより、探針を
堅固に固定保持し、かつ、探針の交換を容易にしたもの
である。

［実施例］ 以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図はその動作を
説明する断面図である。

第１図において、１は、タングステン、ｐｔからなり電
解研磨または機械研磨により先端を尖鋭に加工した探針
、２は探針１をｘ、ｙ、ｚ方向に駆動する円筒型圧電素
子である。円筒型圧電素子２には保持部材６が接着など
により固定され、その保持部材６の中央には探針１が滑
らかに挿入でとる径の嵌合穴８（第２図）が設けられて
いる。

また、その探針の挿入口の外側近傍に探針１を側面から
押圧するように棒状のばね５が探針１と直交して設けら
れている。

ばね５の両端は、保持部材６の探針人口周辺に設けた環
状突起部６ａに着脱可能に支持されている。

次に第２図を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図（Ａ）は探針１を保持した状態の断面図である。

探針１の先端部はばね５により上の方へ押圧され、モー
メントが作用し保持部材６の挿入口の上側の点すを支点
として、探針１の後端は嵌合穴８の下側の点Ｃに押し付
けられる。

そのため、探針１の形状が多少面がっていても、必ず点
すおよびＣの２点で押えられることになり、堅固な固定
が可能になる。

また、第２図（Ｂ）に示すように、探針１の嵌合穴８へ
の挿入時も、探針１を少し傾け、探針１の後端を嵌合穴
８の入口にひっかけ、ばね５を押しのけることで容易に
挿入し、保持することが可能である。

さらに、ばね５が探針１とすれて摩耗しても、ばね５の
みを容易に新しいものと取り替えることができる。

次に他の実施例を第３図を用いて説明する。この実施例
は前記実施例の探針を押圧する弾性ばねの替わりに、ゴ
ムまたは可撓性のある樹脂で、第３図（Ｂ）の正面図に
示すような、探針の通る偏芯した穴の開いた弾性部材７
を保持部材６に固定したものである。探針１は、第３図
（Ａ）のように、弾性部材フによりその側面が上方に押
圧される。探針の嵌合穴の挿入口は、探針が入り易いよ
うにテーバ状に加工しである。このような構成によれば
、前記実施例と同様な効果が得られる。

前記実施例では円筒型圧電素子に探針を保持する場合を
説明したが、探針の駆動素子は他の形のもの例えば、ト
ライボッド型の圧電素子でも通用可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように、探針を保持するのに、嵌合穴の挿
入口の外側近傍に探針の側面を探針軸と直角方向に押圧
し、挿入口部分を支点としてモーメントを与えるように
弾性部材を配置することにより、堅固な固定が可能とな
り、探針の交換も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図（Ａ）、（Ｂ
）は本発明に係る探針保持機構の作用を説明するための
各別の探計装着状態を示す断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ
）は各々本発明の別の実施例の断面図および正面図、第
４図は従来の探針保持機構の斜視図、第５図は従来の探
針保持機構の断面図である。 １・・・探針、 ２・・・円筒型圧電素子、 ５・・・ばね、 ６・・・保持部材、 ７・・・弾性部材、 ８・・・嵌合穴。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）探針を挿入して保持する嵌合穴を有し、該嵌合穴
   の挿入口の外側近傍に探針側面を探針軸と直角方向に押
   圧する弾性部材を設けたことを特徴とする探針保持機構
   。
2. （２）前記弾性部材は、前記挿入口の一部を横切る線状
   のバネからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の探針保持機構。
3. （３）前記弾性部材は、前記挿入口に対し偏心した開口
   を有する弾性材料からなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の探針保持機構。
4. （４）前記探針は、走査型トンネル顕微鏡のトンネル電
   流検出用探針であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の探針保持機構。