DE19822871C2 - Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie

Info

Publication number
DE19822871C2
DE19822871C2 DE19822871A DE19822871A DE19822871C2 DE 19822871 C2 DE19822871 C2 DE 19822871C2 DE 19822871 A DE19822871 A DE 19822871A DE 19822871 A DE19822871 A DE 19822871A DE 19822871 C2 DE19822871 C2 DE 19822871C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass fiber
field
probe
optical
heat source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19822871A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19822871A1 (de
Inventor
Winfried Wiegraebe
Torsten Antrack
Dirk Heinzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Carl Zeiss Jena GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Carl Zeiss Jena GmbH
Priority to DE19822871A priority Critical patent/DE19822871C2/de
Publication of DE19822871A1 publication Critical patent/DE19822871A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19822871C2 publication Critical patent/DE19822871C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/241—Light guide terminations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
    • G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

In der optischen Rasternahfeldmikroskopie (SNOM = scanning near field microscopy) wird eine Oberfläche mit einer Sonde abgetastet.
Diese Sonde dient als Lichtquelle. In den meisten Fällen wird gleichzeitig mit dem optischen Signal ein topographisches Signal aufgezeichnet, welches zusätzliche, wertvolle Informationen über die untersuchte Probe enthält. Um diese Ergebnisse richtig zu interpretieren, müssen diese beiden Teilergebnisse zur Deckung gebracht werden. Dies muß bisher in den meisten Fällen nachträglich durch Bildbearbeitung geschehen, da durch die Art der Herstellung der Sonden topographische und optische Spitze nicht deckungsgleich sind.
In diesem Erfindungsvorschlag wird eine Sonde für die kombinierte Kraft- und Nahfeldoptische Rastermikroskopie beschrieben, bei der bereits bei der Messung topographisches und optisches Signal räumlich zur Deckung gebracht werden.
STAND DER TECHNIK
Die am weitesten verbreiteten nahfeldoptischen Sonden bestehen aus zu einer Spitze gezogenen Glasfasern, die mit Aluminium bedampft werden [1]. Die Bedampfung erfolgt so, daß am vordersten Ende eine Apertur frei bleibt, durch die das Licht austreten kann. Um diese Apertur zu erhalten, wird die Faser so gezogen, daß das vorderste Ende flach abreißt [2]. Da die Bedampfung von schräg hinten erfolgt, bildet die Aluminiumschicht einen hervorstehenden Wulst um die Apertur. Die Lage des topographischen Bildes relativ zum simultan aufgenommenen optischen Bild wird bestimmt durch die relative Lage der Mitte der Apertur zur am weitesten hervorstehenden Teil des Wulstes. Diese relative Lage zueinander ist normalerweise nicht bekannt und kann nur abgeschätzt werden.
Dieses Problem besteht auch bei anderen Sondenformen wie z. B. bei ausgezogenen und bedampften Mikropipetten [3].
Bei einigen Bauformen von aperturlosen Sonden kann es sein, daß topographische und optische Spitze zufällig übereinstimmen. Aperturlose Sonden haben bisher jedoch nicht den technischen Stand erreicht, daß sie eine realistische Alternative zu Apertursonden darstellen.
  • 1. Betzig, E., et al., Breaking the Diffraction Barrier: Optical Microscopy on a Nanometer Scale. Science, 1991. 251: p. 1468-1470.
  • 2. Betzig, R. E. and J. K. Trautman, Near field scanning optical microscope having tapered waveguide. US 5,272,330, 1993.
  • 3. Lewis, A., et al., Near field scanning optical microscopy. US 4,917,462, 1990.
  • 4. Hecht, B., Forbidden light scanning near-field optical microscopy, Philosophisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. 1996: Basel. p. 146.
DE 41 06 548 A1 beschreibt ein Verfahren für einen Draht als Sender oder Empfänger aus elektrisch leitendem Material, nicht jedoch eine Glasfaser.
In EP 763742 A1 wird eine abgerundete Sondenspitze durch Ätzen erzeugt.
DE 691 14 209 T2 beschreibt ein Verfahren zum Ziehen von Glasfasern aus Festglasrohlingen.
Aufgabe der Erfindung ist ein zuverlässig reproduzierbares Verfahren zur Herstellung von optischen Nahfeldsonden mit gleicher Apertur.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Glasfasern werden so gezogen, daß sie vorne ein abgerundetes Ende haben.
Anschließend werden die Sonden von schräg hinten mit Metall (z. B. Aluminium) bedampft. Die Größe der Apertur kann durch den Aufdampfwinkel eingestellt werden. Die vorderste Stelle der Sonde kann aus Glas oder einem dünnen lichtdurchlässigen Metallüberzug bestehen.
Als Ausgangspunkt dienen beispielsweise optische Glasfasern für die Telekommunikation mit einem Kerndurchmesser von 9 µm und einem Außendurchmesser von 125 µm.
Die Spitzen werden mit einem Pipettenpuller P-2000 der Firma Sutter Instrument gezogen.
Das Gerät ist mikroprozessorgesteuert. Verschiedene Parameter können über eine Tastatur eingegeben und an einem Display kontrolliert werden. Bei diesem Puller wird die Faser zwischen zwei Spannbacken eingespannt. Durch diese Backen wird ein Zug mit konstanter Kraft auf die Faser übertragen. Mit einem CO2-Laser wird eine Stelle der Faser erhitzt. Die Stärke der Erwärmung wird voreingestellt. Die Faser beginnt zu schmelzen. Durch die konstante Kraft wird sie auseinandergezogen und wird dabei im erhitzten Bereich dünner. Die Zuggeschwindigkeit erhöht sich bis zu einem durch den eingestellten Parameter "Vel" vorgegebenen Wert. Ein günstiger Wert ist 20. Zu diesem Zeitpunkt wird der Laser abgeschaltet. Nach einer durch den Parameter "Del" vorgegebenen Zeitspanne (vorteilhaft Del0126) wird der Zug mit vorgegeben erhöhter Kraft abgeschlossen.
Diese Kraft wird durch den Wert für "Pull" festgelegt (Vorteilhaft 150)
Dieser letzte Schritt bestimmt die runde Spitzenform.
Bei erfolgreichem Zugversuch gibt das Gerät einen Wert für den Parameter "Heat on" zwischen 0.14 und 0.17 aus.
Die Form der Spitze kann gegebenenfalls in einem REM kontrolliert werden.
Diese Spitzen werden mit Aluminium beschichtet. Dies erfolgt in einer Weise, so daß sich eine Apertur formt. Dazu wird beispielsweise eine thermische Bedampfungsanlage von Hochvakuum Dresden verwendet. Als Bedampfungsgut wird Aluminium auf beispielsweise drei Wolframschiffchen S aufgeteilt. Die Fasern FS werden senkrecht über den Schiffchen montiert (siehe Fig. 2). Die Halterung H für die Fasern kann um die eigene Achse rotieren. Die Fasern FS werden in drei Schritten bedampft. Durch die Wahl des Winkels kann der Durchmesser der Apertur vorgegeben werden.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Nahfeldsonde sowie eine Nahfeldsonde nach dem Stand der Technik.
Links: Herkömmliche Bauform (REM - Aufnahme aus [4]).
Rechts: neuartige Bauform (die Sonde wurde nur unvollständig beschichtet, um die Form des Glasfaserkerns zu illustrieren)

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie,
  • - bei dem eine lichtdurchlässige Glasfaser erhitzt und gezogen wird
  • - und die Außenseite der Glasfaser nach Erzeugen der Sondenspitze von derem rückwärtigem Ende her mit einer lichtundurchlässigen Schicht beschichtet wird, die eine für die optische Nahfeldmikroskopie geeignete Apertur an der Sondenspitze frei lässt,
dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die Glasfaser zwischen zwei Spannbacken eingespannt wird, die einen Zug von vorgegebener, konstanter Kraft auf die Glasfaser ausüben,
  • - dass die Glasfaser zwischen den beiden Spannbacken mit einer Wärmequelle voreingestellter Leistung erwärmt wird, wobei die Glasfaser zu fließen beginnt und dabei im erhitzten Bereich dünner wird,
  • - dass die Fließgeschwindigkeit gemessen und die Wärmequelle abgeschaltet wird, wenn die Fließgeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert erreicht hat
  • - und dass eine vorgegebene Zeitspanne nach Abschaltung der Wärmequelle die Zugkraft auf einen zweiten vorgegebenen Wert erhöht und hierdurch die Glasfaser in zwei Teile zerrissen wird
  • - wobei die am Ende der Zeitspanne im Bereich der Rissstelle vorliegende Temperatur des Glasfasermaterials und damit dessen zu diesem Zeitpunkt vorhandene Viskosität die Bildung eines abgerundeten, nichtflachen Endes der Glasfaser gewährleistet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmequelle ein CO2- Laser verwendet wird.
3. Nahfeldsonde, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist.
DE19822871A 1998-05-22 1998-05-22 Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie Expired - Fee Related DE19822871C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19822871A DE19822871C2 (de) 1998-05-22 1998-05-22 Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19822871A DE19822871C2 (de) 1998-05-22 1998-05-22 Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19822871A1 DE19822871A1 (de) 1999-11-25
DE19822871C2 true DE19822871C2 (de) 2001-05-10

Family

ID=7868561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19822871A Expired - Fee Related DE19822871C2 (de) 1998-05-22 1998-05-22 Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19822871C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010013458U1 (de) 2010-09-23 2010-12-30 Eberhard-Karls-Universität Tübingen Sonde für aperturlose Nahfeldmikroskopie und/oder für Ramanspektroskopie

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL127404A0 (en) * 1998-12-06 1999-10-28 Aaron Lewis Lensed optical fibers and unique micropipettes with subwavelength apertures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4106548A1 (de) * 1991-03-01 1992-09-03 Hund Helmut Gmbh Sonde fuer die optische nahfeldmikroskopie, rastertunnelmikroskopie und kraftmikroskopie
DE69114209T2 (de) * 1990-08-16 1996-04-11 Corning Inc Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen.
WO1996030927A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-03 The Regents Of The University Of California Combined scanning probe and scanning energy microscope
EP0763742A1 (de) * 1994-05-31 1997-03-19 Kanagawa Academy Of Science And Technology Optische faser und deren herstellung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6911420U (de) * 1969-03-21 1969-09-11 Th Wieland Scheideanstalt Fa D Galvanisiergeraet

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69114209T2 (de) * 1990-08-16 1996-04-11 Corning Inc Verfahren zum Herstellen von Glasgegenständen.
DE4106548A1 (de) * 1991-03-01 1992-09-03 Hund Helmut Gmbh Sonde fuer die optische nahfeldmikroskopie, rastertunnelmikroskopie und kraftmikroskopie
EP0763742A1 (de) * 1994-05-31 1997-03-19 Kanagawa Academy Of Science And Technology Optische faser und deren herstellung
WO1996030927A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-03 The Regents Of The University Of California Combined scanning probe and scanning energy microscope

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Betzig, E., et al., Breaking the Diffraction Barrier: Optical Microscopy on a Nanometer Scale, Science, 1991, 251: p. 1468-1470 *
Betzig, R.E. and J.K. Trautman, Near field scanning optical microscope having tapered waveguide, US 52,72,330, 1993 *
Hecht, B., Forbidden light scanning near-field optical microscopy, Philosophisch- Naturwissenschaftliche Fakultät, 1996: Basel, p. 146 *
Lewis, A., et al., Near field scanning optical microscopy, US 49,17,462, 1990 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010013458U1 (de) 2010-09-23 2010-12-30 Eberhard-Karls-Universität Tübingen Sonde für aperturlose Nahfeldmikroskopie und/oder für Ramanspektroskopie

Also Published As

Publication number Publication date
DE19822871A1 (de) 1999-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69935422T2 (de) Oberflächen-signal-kommando-sonde eines elektronischen gerätes und verfahren zu ihrer herstellung
DE69736449T2 (de) Abtastvorrichtung, Herstellungsverfahren derselben und Rasterabtastmikroskop
Levick Another tungsten microelectrode
CH702315B1 (de) Verfahren zur Herstellung von SPM- und CD-SPM-Nanonadel-Sonden unter Einsatz von Ionenstrahlen und dadurch hergestellte SPM- und CD-SPM-Nanonadel-Sonden.
US5480049A (en) Method for making a fiber probe device having multiple diameters
DE69126202T2 (de) Optische faser mit einer asphärischen linse
DE60037765T2 (de) Nanometrischer mechanischer Oszillator
DE60030178T2 (de) Herstellungsverfahren für eine optische Nahfeldsonde
DE19900114A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung der Adhäsion, der Reibung und weiterer Materialeigenschaften einer Probenoberfläche
EP1523652B1 (de) Verfahren zur örtlich hochaufgelösten, massenspektroskopischen charakterisierung von oberflächen mittels einer rastersondentechnik
DE3782456T2 (de) Prozess zur herstellung eine optischen kunststoff-faserbuendels.
DE102019108116A1 (de) Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl
Garcia-Parajo et al. Gold-coated parabolic tapers for scanning near-field optical microscopy: fabrication and optimisation
DE19822871C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Nahfeldsonde für die optische Nahfeldmikroskopie
DE60123199T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer optischen Apertur
DE112005001585B4 (de) Verfahren zur Herstellung von SPM- und CD-SPM-Nanonadel-Sonden
EP0623563B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Erhitzen eines langgestreckten Glaskörpers
DE4244268A1 (de) Hochauflösendes optisches System mit einer Tastspitze
McCulloch et al. A simple reproducible technique for producing sub-micrometre fibre-optic probes for near-field optical microscopy and chemical sensors
CN106525848B (zh) 一种猪牛羊剖层革材质简易鉴别方法
EP1141753B1 (de) Verfahren zur herstellung von optischen fasern mit subwellenlängen-apertur
EP0818699B1 (de) Optische Nahfeldsonde und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1672648B1 (de) Rasterkraftsonde mit einer EBD-Abtastspitze.
JP3127806B2 (ja) 光ファイバの製造方法
DE4106548A1 (de) Sonde fuer die optische nahfeldmikroskopie, rastertunnelmikroskopie und kraftmikroskopie

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee