JPH0610612B2 - 変形測定法 - Google Patents
変形測定法Info
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- JPH0610612B2 JPH0610612B2 JP63262680A JP26268088A JPH0610612B2 JP H0610612 B2 JPH0610612 B2 JP H0610612B2 JP 63262680 A JP63262680 A JP 63262680A JP 26268088 A JP26268088 A JP 26268088A JP H0610612 B2 JPH0610612 B2 JP H0610612B2
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Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、構造材料の変形を測定するのに用いられるモ
アレ法を応用集中部等の局所的な微小変形測定に応用し
得るように、電子線等の粒子線照射でモアレ情報を得る
ようにした新規な変形測定法に関する。
アレ法を応用集中部等の局所的な微小変形測定に応用し
得るように、電子線等の粒子線照射でモアレ情報を得る
ようにした新規な変形測定法に関する。
構造材料は穴、切欠き、溶接部、介在物等があると、そ
れらの周辺に応力集中を生じ、それらの周辺に局所的な
不均一変形を生ずる。このような変形及び応力集中は亀
裂を発生・伝播させるため、構造材料の破壊防止及び寿
命予測の上から、この変形の度合を知ることが必要であ
る。
れらの周辺に応力集中を生じ、それらの周辺に局所的な
不均一変形を生ずる。このような変形及び応力集中は亀
裂を発生・伝播させるため、構造材料の破壊防止及び寿
命予測の上から、この変形の度合を知ることが必要であ
る。
従来、このような変形を測定する方法としてモアレ法が
ある。モアレ法は、試料表面に等間隔の平行線または格
子あるいは一定のパターンを形成し、試料を変形させた
後、その試料表面に変形のない同様の平行線または格子
あるいは一定のパターンを重ね合わせることで生ずるモ
アレ模様から各部の変形量を求める方法である。このモ
アレ法には、大別して 試料表面に平行線、格子あるいは一定のパターンを
形成し、試料を変形させた後、その試料表面に透明な樹
脂フイルムあるいはガラスに描いた同様の平行線、格子
あるいは一定のパターンの基準パターンを重ねてモアレ
模様を得る方法、 と同様の変形させた試料を光学的に拡大し、その
拡大画面に透明な樹脂フイルムあるいはガラスに描いた
基準パターンを重ね合わせてモアレ模様を得る方法、 と同様の変形させた試料をテレビカメラで撮影
し、テレビ画面の走査線と試料表面の変形した平行線、
格子あるいは一定のパターンとの間でモアレ模様を生じ
させる方法、 変形前後の試料をテレビカメラで撮影し、変形前後
の試料表面のパターンをコンピユータに記憶させて、コ
ンピユータの演算により両記憶情報からモアレ情報を得
る方法 がある。
ある。モアレ法は、試料表面に等間隔の平行線または格
子あるいは一定のパターンを形成し、試料を変形させた
後、その試料表面に変形のない同様の平行線または格子
あるいは一定のパターンを重ね合わせることで生ずるモ
アレ模様から各部の変形量を求める方法である。このモ
アレ法には、大別して 試料表面に平行線、格子あるいは一定のパターンを
形成し、試料を変形させた後、その試料表面に透明な樹
脂フイルムあるいはガラスに描いた同様の平行線、格子
あるいは一定のパターンの基準パターンを重ねてモアレ
模様を得る方法、 と同様の変形させた試料を光学的に拡大し、その
拡大画面に透明な樹脂フイルムあるいはガラスに描いた
基準パターンを重ね合わせてモアレ模様を得る方法、 と同様の変形させた試料をテレビカメラで撮影
し、テレビ画面の走査線と試料表面の変形した平行線、
格子あるいは一定のパターンとの間でモアレ模様を生じ
させる方法、 変形前後の試料をテレビカメラで撮影し、変形前後
の試料表面のパターンをコンピユータに記憶させて、コ
ンピユータの演算により両記憶情報からモアレ情報を得
る方法 がある。
しかしながら、の方法は、基準パターンの細かさおよ
び正確さに限界があり、の方法は、光学的に拡大する
ため、走査型電子顕微鏡を用いて観察するような微小部
分の変形測定は不可能である。またの方法は、テレビ
画面の走査線の数が一定のため基準パターンが一種類に
限られ、広範囲あるいは逆に微小部分の変形測定は不可
能である。そしての方法は、コンピュータ及び画像処
理装置などの高価な装置を必要とする。さらに
のすべての方法において、走査型電子顕微鏡あるいは走
査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を同時に行
うことは不可能である。
び正確さに限界があり、の方法は、光学的に拡大する
ため、走査型電子顕微鏡を用いて観察するような微小部
分の変形測定は不可能である。またの方法は、テレビ
画面の走査線の数が一定のため基準パターンが一種類に
限られ、広範囲あるいは逆に微小部分の変形測定は不可
能である。そしての方法は、コンピュータ及び画像処
理装置などの高価な装置を必要とする。さらに
のすべての方法において、走査型電子顕微鏡あるいは走
査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を同時に行
うことは不可能である。
本発明は、従来のモアレ法の上述の欠点を解消するため
になされたものであり、試料に形成するパターンを細か
くしてそのパターンを正確に検出することができ、した
がって微小部分の微小変形を測定することができて、画
像処理装置を必要とせず、走査型電子顕微鏡あるいは走
査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を同時に行
うことも可能である変形測定法の提供を目的とする。
になされたものであり、試料に形成するパターンを細か
くしてそのパターンを正確に検出することができ、した
がって微小部分の微小変形を測定することができて、画
像処理装置を必要とせず、走査型電子顕微鏡あるいは走
査型イオン顕微鏡を用いての観察と変形測定を同時に行
うことも可能である変形測定法の提供を目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、
試料表面に従来のモアレ法におけるのと同様の平行線、
格子あるいは一定のパターンを電子線等の粒子線が照射
したときの反射電子量、二次電子発生量あるいは二次イ
オン発生量が他の部分とは異なるように形成して、その
表面に電子線等の粒子線を試料の平行線、格子あるいは
一定のパターンと平行あるいは略平行に照射すると、照
射位置とその位置の反射電子量、二次電子発生量あるい
は二次イオン発生量によってモアレ模様が得られ、した
がって試料の変形を測定し得ることを見出した。
試料表面に従来のモアレ法におけるのと同様の平行線、
格子あるいは一定のパターンを電子線等の粒子線が照射
したときの反射電子量、二次電子発生量あるいは二次イ
オン発生量が他の部分とは異なるように形成して、その
表面に電子線等の粒子線を試料の平行線、格子あるいは
一定のパターンと平行あるいは略平行に照射すると、照
射位置とその位置の反射電子量、二次電子発生量あるい
は二次イオン発生量によってモアレ模様が得られ、した
がって試料の変形を測定し得ることを見出した。
本発明は、この知見に基いてなされたものであり、試料
表面に電子線等の粒子線が照射したときの反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が他の部分と
は異なる平行線または格子あるいは一定のパターンを形
成し、その試料表面に電子線等の粒子線を平行線状また
は格子状あるいは一定のパターン状に照射して、その照
射位置情報と照射位置における反射電子量、二次電子発
生量あるいは二次イオン発生量情報とからモアレ情報を
得て試料の変形量を求めることを特徴とする変形測定法
にある。
表面に電子線等の粒子線が照射したときの反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が他の部分と
は異なる平行線または格子あるいは一定のパターンを形
成し、その試料表面に電子線等の粒子線を平行線状また
は格子状あるいは一定のパターン状に照射して、その照
射位置情報と照射位置における反射電子量、二次電子発
生量あるいは二次イオン発生量情報とからモアレ情報を
得て試料の変形量を求めることを特徴とする変形測定法
にある。
すなわち、本発明の変形測定法は、走査型電子顕微鏡や
走査型イオン顕微鏡による観察と同様に電子線等の粒子
線の照射位置情報と照射位置における反射電子量、二次
電子発生量あるいは二次イオン発生量によってモアレ情
報を得ているから、走査型電子顕微鏡や走査型イオン顕
微鏡による試料観察と同時に変形測定を行うことが可能
であり、また、試料に形成する平行線や格子あるいは一
定のパターンを間隔の細かいものにして微小部分の微小
変形を正確に測定することができる。
走査型イオン顕微鏡による観察と同様に電子線等の粒子
線の照射位置情報と照射位置における反射電子量、二次
電子発生量あるいは二次イオン発生量によってモアレ情
報を得ているから、走査型電子顕微鏡や走査型イオン顕
微鏡による試料観察と同時に変形測定を行うことが可能
であり、また、試料に形成する平行線や格子あるいは一
定のパターンを間隔の細かいものにして微小部分の微小
変形を正確に測定することができる。
本発明において、試料表面に粒子線が照射したときの反
射電子量、二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が
他の部分とは異なる平行線や格子あるいは一定のパター
ンを形成するのは、 電子線レジスト等の粒子線レジストを試料表面に塗
り、その上に平行線状、格子状または一定のパターン状
に粒子線を当て、その粒子線が当たった部分のレジスト
溶剤で除く方法、 粒子線レジストを試料表面に塗り、その上に平行線
状、格子状または一定のパターン状に粒子線を当て、そ
の粒子線が当たらなかった部分のレジストを溶剤で除く
方法、 好ましくは、またはにより露出した試料部分を
イオン研磨あるいは化学研磨し、その後溶剤で残ってい
るレジストを除去する方法、 また好ましくは、またはにより露出した試料部
分に試料とは異なる物質（例えば試料がステンレス鋼の
場合は金、白金、ニッケル、クロム等）を蒸着等の手段
により付着させ、その後溶剤で残っているレジストを除
去する方法、 試料表面にフォトレジストを塗り、その上に平行
線、格子あるいは一定のパターンが描いてあるマスクを
置き、マスクの上から光を当て、光の当たった部分のレ
ジストを溶剤で除く方法、 試料表面にフォトレジストを塗り、その上に平行
線、格子あるいは一定のパターンが描いてあるマスクを
置き、マスクの上から光を当て、光の当たらなかった部
分のレジストを溶剤で除く方法、 好ましくは、またはにより露出した試料部分を
イオン研磨あるいは化学研磨し、その後溶剤で残ってい
るレジストを除去する方法、 また好ましくは、またはにより露出した試料部
分に試料とは異なる物質を蒸着等の手段により付着さ
せ、その後溶剤で残っているレジストを除去する方法、 試料表面に蒸着等により試料とは異なる物質の被膜
を設け、、、または、、、の方法を利用し
て部分的に被膜を除去する方法、 あるいはまたはあるいはにおける溶剤によ
るレジストの除去をその部分にもなお薄くなったレジス
ト被膜が残っているように行い、その後レジスト膜を設
けた表面に、金属薄膜を蒸着等により形成する方法、 等によって行うことができる。〜のホトレジストを
使用する方法でもレーザビームで露出するようにすれば
マスクを用いなくて済む。なお、あるいはまたは
あるいはのような表面にレジストが残る方法では、導
電性のレジストを用いるのが好ましい。また、および
の方法は試料が非導電性の場合に好ましく用いられる
方法である。試料に平行線や格子あるいは一定のパター
ンと共に、スケールも形成するようにすれば、スケール
を利用して粒子線照射間隔の設定が容易になり、歪解析
も容易になる。
射電子量、二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が
他の部分とは異なる平行線や格子あるいは一定のパター
ンを形成するのは、 電子線レジスト等の粒子線レジストを試料表面に塗
り、その上に平行線状、格子状または一定のパターン状
に粒子線を当て、その粒子線が当たった部分のレジスト
溶剤で除く方法、 粒子線レジストを試料表面に塗り、その上に平行線
状、格子状または一定のパターン状に粒子線を当て、そ
の粒子線が当たらなかった部分のレジストを溶剤で除く
方法、 好ましくは、またはにより露出した試料部分を
イオン研磨あるいは化学研磨し、その後溶剤で残ってい
るレジストを除去する方法、 また好ましくは、またはにより露出した試料部
分に試料とは異なる物質（例えば試料がステンレス鋼の
場合は金、白金、ニッケル、クロム等）を蒸着等の手段
により付着させ、その後溶剤で残っているレジストを除
去する方法、 試料表面にフォトレジストを塗り、その上に平行
線、格子あるいは一定のパターンが描いてあるマスクを
置き、マスクの上から光を当て、光の当たった部分のレ
ジストを溶剤で除く方法、 試料表面にフォトレジストを塗り、その上に平行
線、格子あるいは一定のパターンが描いてあるマスクを
置き、マスクの上から光を当て、光の当たらなかった部
分のレジストを溶剤で除く方法、 好ましくは、またはにより露出した試料部分を
イオン研磨あるいは化学研磨し、その後溶剤で残ってい
るレジストを除去する方法、 また好ましくは、またはにより露出した試料部
分に試料とは異なる物質を蒸着等の手段により付着さ
せ、その後溶剤で残っているレジストを除去する方法、 試料表面に蒸着等により試料とは異なる物質の被膜
を設け、、、または、、、の方法を利用し
て部分的に被膜を除去する方法、 あるいはまたはあるいはにおける溶剤によ
るレジストの除去をその部分にもなお薄くなったレジス
ト被膜が残っているように行い、その後レジスト膜を設
けた表面に、金属薄膜を蒸着等により形成する方法、 等によって行うことができる。〜のホトレジストを
使用する方法でもレーザビームで露出するようにすれば
マスクを用いなくて済む。なお、あるいはまたは
あるいはのような表面にレジストが残る方法では、導
電性のレジストを用いるのが好ましい。また、および
の方法は試料が非導電性の場合に好ましく用いられる
方法である。試料に平行線や格子あるいは一定のパター
ンと共に、スケールも形成するようにすれば、スケール
を利用して粒子線照射間隔の設定が容易になり、歪解析
も容易になる。
平行線等を形成した試料表面に電子線を平行線状、格子
状あるいは一定のパターン状に照射し、さらに照射位置
情報と照射位置における反射電子量や二次電子発生量か
らモアレ情報を得るのは、走査型電子顕微鏡を用いて容
易になし得る。走査型電子顕微鏡を用いれば、ブラウン
管に試料表面の像と共に試料の変形によるモアレ模様が
現われるようになるから、そのモアレ模様から変形量を
求めることができる。
状あるいは一定のパターン状に照射し、さらに照射位置
情報と照射位置における反射電子量や二次電子発生量か
らモアレ情報を得るのは、走査型電子顕微鏡を用いて容
易になし得る。走査型電子顕微鏡を用いれば、ブラウン
管に試料表面の像と共に試料の変形によるモアレ模様が
現われるようになるから、そのモアレ模様から変形量を
求めることができる。
試料表面に粒子線を照射する場合は、走査型イオン顕微
鏡を用いればよい。それによって走査型電子顕微鏡と同
様、ブラウン管で試料表面やモアレ模様を見ることがで
きる。
鏡を用いればよい。それによって走査型電子顕微鏡と同
様、ブラウン管で試料表面やモアレ模様を見ることがで
きる。
また、モアレ模様をブラウン管に表示する以外に、電子
線等の粒子線の照射位置情報と照射位置の反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量の情報をコン
ピュータに入力して、コンピュータでそれら情報からモ
アレ情報を得て、各位置における変形量を求めるように
することもできる。それによれば、モアレ模様を計測す
る等の手間が省略される。
線等の粒子線の照射位置情報と照射位置の反射電子量、
二次電子発生量あるいは二次イオン発生量の情報をコン
ピュータに入力して、コンピュータでそれら情報からモ
アレ情報を得て、各位置における変形量を求めるように
することもできる。それによれば、モアレ模様を計測す
る等の手間が省略される。
以下、さらに本発明の具体的実施例を示す。
実施例1. 試料としてリン青銅を使用し、その表面を平滑に磨き、
これを毎分１５００回転で回転させながら、ポリメチル
メタアクリレートからなるレジストを滴下させて、リン
青銅の表面にレジストを均一に塗布した。レジストを塗
布した試料を走査型電子顕微鏡の試料台にセットし、走
査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の平行線状に
レジストにあてた。その後、試料台より外し、メチルイ
ソブチルケトンとエソプロピルアルコールの混合液中に
浸し、電子線が当たった部分のレジストを取り去りリン
青銅表面を露出させた。
これを毎分１５００回転で回転させながら、ポリメチル
メタアクリレートからなるレジストを滴下させて、リン
青銅の表面にレジストを均一に塗布した。レジストを塗
布した試料を走査型電子顕微鏡の試料台にセットし、走
査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の平行線状に
レジストにあてた。その後、試料台より外し、メチルイ
ソブチルケトンとエソプロピルアルコールの混合液中に
浸し、電子線が当たった部分のレジストを取り去りリン
青銅表面を露出させた。
次に、イオンスパッタリング装置を用いて露出部分に白
金を蒸着させた後、残りのレジストをアセトンで取り除
き、白金からなる１０μｍの間隔の平行線群を試料表面
上に形成させた。
金を蒸着させた後、残りのレジストをアセトンで取り除
き、白金からなる１０μｍの間隔の平行線群を試料表面
上に形成させた。
得られた試料を走査型電子顕微鏡の試料台にセットし、
走査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の平行線状
に試料に試料の平行線群と平行にあてた。この場合は、
走査型電子顕微鏡のブラウン管上にモアレ縞は現れな
い。
走査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の平行線状
に試料に試料の平行線群と平行にあてた。この場合は、
走査型電子顕微鏡のブラウン管上にモアレ縞は現れな
い。
さらに、この試料を、室温において２０kg/ｍｍ2の応力
をかけ、変形させ、再び走査型電子顕微鏡の試料台にセ
ットし、走査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の
平行線状に試料にあてると、ブラウン管上にモアレ縞が
現れる。例えば、モアレ縞の間隔が１００μｍになって
いた部分は、約１１％のひずみが生じていることにな
る。
をかけ、変形させ、再び走査型電子顕微鏡の試料台にセ
ットし、走査型電子顕微鏡の電子線を１０μｍの間隔の
平行線状に試料にあてると、ブラウン管上にモアレ縞が
現れる。例えば、モアレ縞の間隔が１００μｍになって
いた部分は、約１１％のひずみが生じていることにな
る。
実施例 2. 実施例 １ における走査型電気顕微鏡の電子線を走査
する偏向電圧情報と反射電子おび二次電子の検出器から
の情報をA/D変換し、コンピュータで演算して各位置の
歪が求められるようにした。
する偏向電圧情報と反射電子おび二次電子の検出器から
の情報をA/D変換し、コンピュータで演算して各位置の
歪が求められるようにした。
実施例 3. 実施例 １ の２０kg/ｍｍ2の応力をかけた試料を走査
型イオン顕微鏡の中にいれ、３０ＫＶで加速したＧａイ
オンの粒子線を１０μｍの間隔の平行線状に試料にあて
ると、ブラウン管上にモアレ縞が現れる。例えば、モア
レ縞の間隔が１００μｍになっていた部分は、約１１％
のひずみが生じていることになる。
型イオン顕微鏡の中にいれ、３０ＫＶで加速したＧａイ
オンの粒子線を１０μｍの間隔の平行線状に試料にあて
ると、ブラウン管上にモアレ縞が現れる。例えば、モア
レ縞の間隔が１００μｍになっていた部分は、約１１％
のひずみが生じていることになる。
実施例 4. 実施例 ３ における走査型イオン顕微鏡の粒子線を走
査する偏向電圧情報と二次電子および二次イオンの検出
器からの情報をA/D変換し、コンピュータで演算して各
位置の歪が求められるようにした。
査する偏向電圧情報と二次電子および二次イオンの検出
器からの情報をA/D変換し、コンピュータで演算して各
位置の歪が求められるようにした。
本発明の変形測定法は、１ｎｍ程度の粒子精度でコント
ロールできる電子線等の粒子線を用いて試料の変形によ
るモアレ情報を得るようにしているから、モアレを生じ
させる平行線や格子あるいは一定のパターンを間隔の極
めて細かいものにすることができ、したがって従来のモ
アレ法では求められなかった微小部の微小変形までも精
度よく測定することができて、走査型電子顕微鏡や走査
型イオン顕微鏡による観察と変形の測定を同時に行うこ
とができ、画像処理装置を必要とすることなくコンピュ
ータで直接各部の変形量を求めることもできるという多
くの優れた効果を奏する。
ロールできる電子線等の粒子線を用いて試料の変形によ
るモアレ情報を得るようにしているから、モアレを生じ
させる平行線や格子あるいは一定のパターンを間隔の極
めて細かいものにすることができ、したがって従来のモ
アレ法では求められなかった微小部の微小変形までも精
度よく測定することができて、走査型電子顕微鏡や走査
型イオン顕微鏡による観察と変形の測定を同時に行うこ
とができ、画像処理装置を必要とすることなくコンピュ
ータで直接各部の変形量を求めることもできるという多
くの優れた効果を奏する。
Claims (1)
- 【請求項１】電子線等の粒子線を照射したときの反射電
子量、二次電子発生量あるいは二次イオン発生量が他の
部分とは異なる平行線または格子あるいは一定のパター
ンを試料表面に形成し、その試料表面に電子線等の粒子
線を平行線状または格子状あるいは一定のパターン状に
照射して、その照射位置情報と照射位置における反射電
子量、二次電子発生量あるいは二次イオン発生量情報と
からモアレ情報を得て試料の変形量を求めることを特徴
とする変形測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262680A JPH0610612B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 変形測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63262680A JPH0610612B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 変形測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02110308A JPH02110308A (ja) | 1990-04-23 |
| JPH0610612B2 true JPH0610612B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=17379097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63262680A Expired - Lifetime JPH0610612B2 (ja) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | 変形測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610612B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003076888A1 (fr) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Horiba,Ltd. | Procede et appareil de mesure de contrainte |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5152615B2 (ja) * | 2006-05-25 | 2013-02-27 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 微小な規則的パターンの配列の乱れ検出測定方法 |
| JP4985280B2 (ja) * | 2007-09-27 | 2012-07-25 | 住友電気工業株式会社 | 回折格子の形状評価方法 |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63262680A patent/JPH0610612B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003076888A1 (fr) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Horiba,Ltd. | Procede et appareil de mesure de contrainte |
| JPWO2003076888A1 (ja) * | 2002-03-14 | 2005-07-07 | 株式会社堀場製作所 | 応力測定方法および応力測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02110308A (ja) | 1990-04-23 |
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