• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.105-113
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• 1991

The practicability of Ion-Sputter machining renders it possible to make diamond stylus for surface roughness measurement with micro stylus tip radius less than 2${\mu}mR$, and to measure surface roughness of fine-machined surface. In this study, we researched the wear or Ion-Sputtered stylus with 0.1${\mu}mR$ and 0.5${\mu}mR$ for micro-figure measurement and polished stylus with 0.5${\mu}mR$ according to measurement distance. As a result, we know that the case of Ion-Sputtered stylus is worn down easilier the case of polished stylus. And we know that in the evaluation of stylus wear, it is more useful method that examine the wear by measuring the variation of stylus tip radius than by evaluating the variation of Ra values.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.6
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• pp.1495-1508
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• 1990

There are requirement of surface roughness in mechanical elements that has minute surface of several nm degree. When high precision surface roughness measurement is made with stylus type surface roughness measuring apparatus, measuring accuracy depend on the tip radius of diamond stylus. Therefore, ultra precision machining was accomplished using ion sputter machining in order to machining the stylus tip radius less than 0.5.mu.m, which is impossible through lapping machining. In this study, optimal machining condition for the ion sputter machining was obtained through the experiment under the various varing machinbing quantity and condition of diamond stylus. And as the result of applying this optimal condition, the good result was obtained that machining probability of stylus tip radius less than o.5.mu.m is 93%.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.172-172
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• 2000

진공상태에서 diamond stylus로 MgO 표면을 마모시킬 때 발생되는 photon, electron과 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 전자 방출(EE)은 Channeltron electron multiplier로 , 광자 에너지는 Photomultiplier tube를 사용하여 측정하였는데 180~600nm 영역의 photon을 검출하였다. 광자 방출(PhE,) 실험은 공기중에서도 할 수 있으나 전자방출은 1$\times$10-4pa 이하의 진공에서 실험하여 얻었다. 본 실험을 통하여 결정과 diamond stylus 사이에서 일어나는 마모 현상은 millisecond로 관찰하여 표면 변화에 대한 상관관계를 조사하였다. 열처리 한것과 열처리 하지 않은 시료를 비교한 결과 3개의 signal(마찰력, PhE, EE)을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. luminescence는 주로 변형에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 시료의 처리과정과 load 속도에 따른 Photon, electron의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 이러한 방출 현상은 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는데 많은 도움을 주었다.

• Journal of Korean Vacuum Science & Technology
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• v.5 no.1
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• pp.1-6
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• 2001

We measured the simultaneous, time-resolved spectra of photon emission, electron emission, and frictional force during the abrasion single crystal MgO with a diamond stylus in vacuum. phE and EE signal can be detected with millisecond resolution during the wear of a single crystal MgO substrate with a diamond stylus. The emissions and wear behavior are strong function of surface condition, load and stylus velocity. Measurement on annealed vs as-received material show that the luminescence is primarily due to deformation, and the electron emission is primarily due to fracture. These emissions provide insight into the processes responsible for catastrophic failure of ceramics in wear applications.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.37-47
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• 1990

In accordance with the high precision of mechanical elements, it has been required to high precision in surface roughness measurement and, therefore, stylus tip radius is manufa- ctured less than 2 .mu. m through ion sputter machining. In this experiment, by suing ion sputter machined stylus pf fine tip, radius and lapping machined stylus, surface roughness of standard specimens, silicon wafer were measured and then Rmax, Ra, RMS value were investi- gatedaccording to the variation of tip radius of stylus. As a result, measuring error due to the variation of stylus tip radius in surface roughness measurement was decreased by using ion sputter machined stylus and also the measuring accuracy was improved. And the measuring variation of Ra, RMS calculated from correlation coefficient lager than 0.9 on the wave of short period and amplitude using ion sputter machined stylus of fine tip radius.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.3 no.1
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• pp.69-76
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• 1986

The measuring Method by stylus, which measures surface roughness, has been widely used since G. Schmaltz developed the first equipment of that type. Withe the resent development of the measuring method by stylus, surface foughness testing instruments of the very high magnification ratio, hundreds of thousands, are manu- factured. However, as the techniques of the high precision roughness measurement are being required, the response problems due to the tip shapes and the plastic deformations of measured surface of mild material are to be serious factors. In this study, diamond stylus of tip radius $0.5\mu\textrm{m}$, $2\mu\textrm{m}$, $5\mu\textrm{m}$ and $10\mu\textrm{m}$ were used under the measuring force of 0.01gf, 0.02gf, 0.07gf, 0.4gf and 1.6gf, and from the experimental data, maximum measured value devrements between $2\mu\textrm{mR}$ stylus and $5\mu\textrm{mR}$ stylus, $2\mu\textrm{mR}$ stylus and $10\mu\textrm{mR}$ stylus are 22% and 31%, respectively when the measured value of $2\mu\textrm{mR}$ stylus goes to $0.01\mu\textrm{m Ra}$, $\lambda$ c2.5mm. And it is shown that plastic deformations on the plastic deformations on the measured surface are proportional to W/R(W;measured force, R;stylus tip radius).

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.8 no.1
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• pp.126-134
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• 1999

In this paper, a new error compensating technique for form-error compensation of rough-surface profile obtained by contact stylus profilometer is proposed. By the method, the real contact points of rough-surface and diamond stylus can be estimated and the measured profile data corrected. To verify the compensation effect, the properties(Ra, RMS, Kurtosis, Skewness) of measured profile data and compensated data were compared. And, the cumulative RMS slope was proposed to assess the compensated effect of upper area of profile. The results show that the measuring error could be compensated very well in amplitude parameters and in proposed cumulative RMS slope by the developed form-error compensating technique.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.198-198
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• 1999

본 연구는 진공상태에서 단단한 물질로 된 diamond stylus로 단결정 MgO 표면에 마모(abrasion)가 할 때 발생되는 Photon emission(PHE), electron emission(EE), 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 마모가 일어나는 동안 PHE 와 EE을 시간의 함수로 측정하면 마찰력 신호(signal)와 일치하지 않고 강한 fluctuation을 보여주고 있다. 마모를 가할 때 PHE와 EE의 signal은 wear 실험이 지속되는 동안은 force signal과 관계가 있다. 그러나 변형과 마찰력의 시간의 함수에는 관계하지 않음을 알 수 있다. 본 실험에서 사용된 실험장치는 PhE, EE, frictional force을 동시에 실할 수 있는 장치이다. 광자방출 실험은 공기 중에서도 할 수 있으나 전자방출은 진공에서 얻을 수 있으므로 1$\times$10-4pa하에서 실험하였다. 전자방출은 Channel electron multiplier(bias-100V)로 검출하였고, 광자 에너지는 Gencom photomultiplier를 사용하여 180~600nm의 photon을 측정하였다. 마모는 탐색기에 관계되는 접촉점의 움직임에 관계없이 실험하였다. 시료의 처리과정과 load속도에 따른 PhE, EE, data의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. cleaved 표면은 polished 표면보다 강한 emission을 나타내었다. 이것은 마찰이 표면 상태에 의존됨을 볼 수 있었다. 속도에 따라 emission이 증가하다가 ~0.5m/s이상에서 포화상태에 도달하였다. emission 측정은 열처리한 시료와 열처리 안한 시료를 비교하였다. 발광도(luminescence)는 주로 변형(deformation)에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 측정한 3개의 signal을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 이러한 방출 현상은 마모시 일어나는 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는 데 많은 도움을 주었다. PhE와 EE signal은 다이아몬드 stylus로 단결정 MgO 기판에 마모를 가할 때 ms 단위로 검출 할 수 있었다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 본 연구의 MgO 마찰 실험에서 표면 변화에 대한 정보를 얻을 수 있었다.