JP2005181085A - Optical trap probe near-field light microscope and near-field optical detection method - Google Patents

Optical trap probe near-field light microscope and near-field optical detection method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical trap probe near-field light microscope, capable of obtaining a high S/N ratio in a near-field light detection signal captured stably and detected by an optical trap probe, and to provide a near-field optical detection method. <P>SOLUTION: The optical trap probe near-field light microscope is constituted so that the optical trap probe (15), provided with a metal member (17) in the whole or a part of the surface of a dielectric microstructure (16), is used to perform positional scanning after the capture due to condensed luminous flux to be allowed to approach the surface of an object to be inspected to detect scattered light produced, by scattering the condensed luminous flux by both of the optical trap probe and the surface of a specimen or a part of scattered light passed through the specimen. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置及び近接場光検出方法に関し、詳細には走査型近接場光学顕微鏡(以下SNOMと略す)による、ナノオーダの計測・加工技術に関する。   The present invention relates to an optical trap probe near-field light microscope apparatus and a near-field light detection method, and more particularly to a nano-order measurement / processing technique using a scanning near-field optical microscope (hereinafter abbreviated as SNOM).

近年、走査型トンネル顕微鏡(以下STMと略す)、走査型原子間力顕微鏡(以下AFMと略す)をはじめとする走査型プローブ顕微鏡(以下SPMと略す)の技術により、ナノオーダの計測及び加工が行われている。このSPMの中にあって、回折限界以下の微小領域での光学的特性を検出することが可能なSNOMは、バイオテクノロジーなど様々な分野での測定装置及び評価装置として用いられている。このSNOMでは、回折限界以下の寸法の微細構造体をプローブとして用い、プローブ先端部を照明することでその近傍に近接場光を発生させる。この状態でプローブを試料面上で走査させることにより、プローブ近傍に局在している近接場光と試料面との電磁気的な相互作用により散乱、あるいは試料面を透過した近接場光を検出することで、試料面の光学的情報を得ることができる。また、このようなSNOM技術を応用した、光記録装置や微細加工装置の研究開発も進められている。   In recent years, measurement and processing of nano-orders have been carried out by scanning probe microscopes (hereinafter abbreviated as SPM), including scanning tunneling microscopes (hereinafter abbreviated as STM) and scanning atomic force microscopes (hereinafter abbreviated as AFM). It has been broken. SNOM, which is in this SPM and can detect optical characteristics in a minute region below the diffraction limit, is used as a measuring device and an evaluation device in various fields such as biotechnology. In this SNOM, a fine structure having a dimension smaller than the diffraction limit is used as a probe, and near-field light is generated in the vicinity thereof by illuminating the probe tip. By scanning the probe on the sample surface in this state, the near-field light scattered by the electromagnetic interaction between the near-field light localized near the probe and the sample surface or near-field light transmitted through the sample surface is detected. Thus, optical information on the sample surface can be obtained. In addition, research and development of optical recording devices and microfabrication devices using such SNOM technology is also underway.

このSNOMにおいては、近接場光発生用又は検出用のプローブの形態によって開口型、散乱型の2つに大別できる。前者の代表例として、光ファイバの端部を先鋭化した後に遮光膜で覆い、一部ファイバコアを露出させることにより形成した微小開口を用いたもので例えば非特許文献1で提案されたものがあり、また後者の代表例としては、先鋭化した金属探針によるもので例えば非特許文献2などがある。また、後者の他の代表例として、レーザトラップした粒子をプローブとして用いたSNOMが非特許文献3に記載されている。当該非特許文献3では、波長1064nmのレーザにより小さい直径(40nm)の金微粒子をプローブとして用いて、ガラスの微細構造の観察を行っている。このレーザトラップした粒子をプローブとして用いたSNOMについて図面を用いて以下に説明する。   This SNOM can be roughly classified into an aperture type and a scattering type depending on the form of the probe for generating or detecting near-field light. As a typical example of the former, the end portion of the optical fiber is sharpened and then covered with a light shielding film, and a part of the fiber core that is formed by exposing a part of the fiber core is used. In addition, a typical example of the latter is a sharpened metal probe, for example, Non-Patent Document 2. As another representative example of the latter, Non-Patent Document 3 describes SNOM using laser trapped particles as a probe. In the said nonpatent literature 3, the fine structure of glass is observed using the gold | metal fine particle of a smaller diameter (40 nm) as a probe with the laser of wavelength 1064nm. The SNOM using the laser trapped particles as a probe will be described below with reference to the drawings.

図10はレーザトラップSNOMの構成を示す概略断面図である。同図において、光トラップ用レーザ光源1から発振した光はレンズ2でコリメートされ、レーザ光源1から発振された光と同一波長の光を選択的に反射させるダイクロイックミラー3で折り返されて純水14に浸っている対物レンズ4に入射する。対物レンズ4で集光された光は、純水14中に分散している微粒子5を捕捉する。非特許文献3の実験系では、トラップ光波長(1064nm)に対し、捕捉される微粒子(直径40nm)が十分に小さいため、トラップ光の焦点付近の光強度分布に基づく勾配力により微粒子を3次元的に捕捉できている。一方、微粒子5に対して働く力が、対物レンズ4の焦点位置に引き寄せられる方向であることを利用し、試料9の表面付近に焦点位置を配置することで、微粒子5が試料9の表面に常に接触した状態を保つことができる。そして、光トラップ用レーザ光源1からのレーザ光で捕捉されている微粒子5に対し、近接場光発生用レーザ光源6から発振されたレーザ光が、コリメートレンズ7、ビームスプリッタ8、対物レンズ4を介して入射し、微粒子5の周囲に近接場光を発生させる。この近接場光が試料9の表面と相互作用し散乱した光は、対物レンズ4、集光レンズ11、外乱光を除去するためのピンホール12を介し検出器13に入射する。試料9を搭載している走査用ステージ10を用いて、試料9を、微粒子5に対して相対的に走査し、各走査位置において、先に示した近接場光検出方法によって信号を取得することにより、試料9の表面全体の近接場光情報を得ることができる。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the laser trap SNOM. In the figure, light oscillated from a laser light source 1 for optical trapping is collimated by a lens 2, and is turned back by a dichroic mirror 3 that selectively reflects light having the same wavelength as the light oscillated from the laser light source 1. Is incident on the objective lens 4 immersed in the lens. The light condensed by the objective lens 4 captures the fine particles 5 dispersed in the pure water 14. In the experimental system of Non-Patent Document 3, since the trapped fine particles (diameter 40 nm) are sufficiently small with respect to the trap light wavelength (1064 nm), the fine particles are three-dimensionalized by a gradient force based on the light intensity distribution near the focal point of the trap light. Has been captured. On the other hand, by utilizing the fact that the force acting on the fine particles 5 is the direction attracted to the focal position of the objective lens 4, the fine particles 5 are placed on the surface of the sample 9 by arranging the focal position near the surface of the sample 9. You can always keep in contact. The laser light oscillated from the near-field light generating laser light source 6 is applied to the collimating lens 7, the beam splitter 8, and the objective lens 4 with respect to the fine particles 5 captured by the laser light from the optical trap laser light source 1. And near-field light is generated around the fine particles 5. The light scattered by the near-field light interacting with the surface of the sample 9 enters the detector 13 through the objective lens 4, the condenser lens 11, and the pinhole 12 for removing disturbance light. Using the scanning stage 10 on which the sample 9 is mounted, the sample 9 is scanned relative to the fine particles 5, and a signal is obtained by the above-described near-field light detection method at each scanning position. Thus, near-field light information of the entire surface of the sample 9 can be obtained.

このようなレーザトラップした粒子をプローブとして用いたSNOMでは、従来のプローブを用いたSNOMに対して、試料とプローブが衝突することによって互いが破損することがなく、プローブ寸法・形状を一定にできるため、取得データの再現性が高い、粒子を常に試料面に接触させておくことができるため、プローブ−試料間の距離制御が不要等の利点がある。但し、入手可能な粒子の寸法・形状のばらつきに依存する。   In SNOM using such laser trapped particles as a probe, the sample size and shape can be made constant without causing damage to each other due to collision between the sample and the probe compared to SNOM using conventional probes. Therefore, there is an advantage that the reproducibility of the acquired data is high and the particle can be kept in contact with the sample surface at all times, so that the distance control between the probe and the sample is unnecessary. However, it depends on variations in the size and shape of available particles.

しかし、レーザによりトラップした金微粒子をプローブとした非特許文献3のSNOMでは、更なる高分解能化を考慮すると、粒子を更に小径化する必要があるが、小径化する程トラップ光の熱エネルギに起因するブラウン運動の増加で位置誤差の拡大を引き起こす。一般に、安定的(捕捉位置のばらつきが少ない状態)にトラップするためには、トラップ光の出力を向上させなければならないが、粒子径が小さくなるに伴い、単位光出力あたりの捕捉力が低下し、ブラウン運動による捕捉位置のばらつきや偏差量の割合が増大する。よって、近接場光検出信号のS/Nが低下しまう。   However, in the SNOM of Non-Patent Document 3 using gold fine particles trapped by a laser as a probe, it is necessary to further reduce the diameter of the particles in consideration of higher resolution. However, as the diameter is reduced, the thermal energy of the trap light increases. Increased Brownian motion causes an increase in position error. In general, in order to trap stably (with little variation in capture position), the output of trap light must be improved. However, as the particle size decreases, the capture power per unit light output decreases. The variation of the capture position due to Brownian motion and the ratio of deviation amount increase. Therefore, the S / N of the near-field light detection signal is reduced.

そこで、特許文献1では、粒子からの戻り光を臨界角法で検出することにより、プローブと試料間の距離検出を可能とするSNOMが提案されている。
APPI.Phys.Lett.Vol.40,651(1984) Opt.Lett.Vol.19,159(1994) Opt.Lett.Vol.22,1663(1997) 特開2002−22640号公報
Therefore, Patent Document 1 proposes an SNOM that can detect the distance between the probe and the sample by detecting the return light from the particles by the critical angle method.
APPI.Phys.Lett.Vol.40,651 (1984) Opt.Lett.Vol.19,159 (1994) Opt.Lett.Vol.22,1663 (1997) JP 2002-22640 A

しかしながら、特許文献1は単一粒子をプローブとして用いたSNOMであるため、前述した非特許文献3と同様の、粒子の小径化に伴う問題が生じる。また、戻り光の光量変化を検出することにより粒子のトラップ光軸方向変位情報を得る「臨界角法」が提案されているが、ブラウン運動している粒子からの戻り光によって粒子の位置情報を得ることは事実上困難と考えられる。   However, since Patent Document 1 is an SNOM using a single particle as a probe, the same problem as in the above-mentioned Non-Patent Document 3 is caused by the reduction in particle diameter. In addition, a “critical angle method” has been proposed that obtains displacement information of the trapped optical axis direction of particles by detecting changes in the amount of return light. Obtaining is considered difficult in practice.

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、光トラッププローブを安定的に捕捉でき、かつ検出される近接場光検出信号において高いS/Nを得ることを可能とする光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置及び近接場光検出方法を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve these problems, and an optical trap probe capable of stably capturing an optical trap probe and obtaining a high S / N in a detected near-field light detection signal. An object is to provide a near-field optical microscope apparatus and a near-field light detection method.

前記問題点を解決するために、本発明の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、光トラッププローブと集光光束発生手段と光トラッププローブ走査手段と散乱光検出手段とを有している。そして光トラッププローブは誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材が設けられている。集光光束発生手段は光トラッププローブを捕捉するためにレーザ光の集光光束を発生する。また、光トラッププローブ走査手段は、集光光束手段による集光光束によって光トラッププローブを捕捉した状態で被検体の表面に近接させる手段である。更に、散乱光検出手段は、集光光束が光トラッププローブと被検体の表面の双方により散乱されて発生する散乱光を、あるいは被検体を通過した一部の散乱光を検出する。よって、光トラッププローブを安定的に捕捉でき、かつ検出される近接場光検出信号において高いS/Nが得られると共に、被検体の内部物性情報を得ることができる。   In order to solve the above problems, the optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present invention includes an optical trap probe, a condensed light beam generation means, an optical trap probe scanning means, and a scattered light detection means. The optical trap probe is provided with a metal member on the whole or a part of the surface of the dielectric microstructure. The condensed light beam generating means generates a condensed light beam of laser light to capture the optical trap probe. The optical trap probe scanning means is a means for bringing the optical trap probe close to the surface of the subject in a state where the optical trap probe is captured by the condensed light beam by the condensed light beam means. Furthermore, the scattered light detection means detects scattered light generated by the scattered light beam being scattered by both the optical trap probe and the surface of the subject, or part of the scattered light that has passed through the subject. Therefore, the optical trap probe can be stably captured, high S / N can be obtained in the detected near-field light detection signal, and internal physical property information of the subject can be obtained.

また、本発明の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、集光光束手段による集光光束とは発振波長の異なるレーザ光の光束を発生する発生手段と、光束を光トラッププローブに入射する光束入射手段と、光トラッププローブによって反射、散乱した光束を、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する検出手段とを具備している。よって、近接場光検出信号において安定したS/Nが得られる。   Further, the optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present invention includes a generating unit that generates a laser beam having a different oscillation wavelength from the condensed beam by the focused beam unit, and a beam incident that causes the beam to enter the optical trap probe. And detecting means for detecting the light beam reflected and scattered by the optical trap probe separately from the reflected light or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. Therefore, a stable S / N can be obtained in the near-field light detection signal.

更に、本発明の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、集光光束手段による集光光束とは強度変調周波数の異なるレーザ光の光束を発生する発生手段と、光束を光トラッププローブに入射する光束入射手段と、光トラッププローブによって反射、散乱した光束を、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する検出手段とを具備している。よって、近接場光検出信号において安定したS/Nが得られる。   Further, the optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to the present invention includes a generating unit that generates a laser beam having a different intensity modulation frequency from the focused beam by the focused beam unit, and a beam that enters the beam into the optical trap probe. Incident means and detection means for detecting the light beam reflected and scattered by the optical trap probe separately from the reflected or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. Therefore, a stable S / N can be obtained in the near-field light detection signal.

また、集光光束手段による集光光束を、光軸に垂直な断面光強度分布が中空形状である光束に変える手段を具備することにより、光トラッププローブの安定的な捕捉と近接場光を効率的に発生することが可能となる。   In addition, by providing a means for changing the condensed light beam by the condensed light beam means into a light beam whose cross-sectional light intensity distribution perpendicular to the optical axis has a hollow shape, stable capture of the optical trap probe and efficient near-field light can be achieved. Can be generated automatically.

更に、誘電体微小構造物が球形であることにより、高いS/Nでの近接場光検出が可能となる。   In addition, since the dielectric microstructure is spherical, near-field light detection with high S / N becomes possible.

また、金属部材がAu又はAgのいずれかであることにより、近接場光検出信号を増大することができる。   In addition, the near-field light detection signal can be increased when the metal member is either Au or Ag.

更に、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の焦点位置を、前記集光光束の光軸に垂直な方向に移動させる手段を具備することにより、被検体の表面の各位置における近接場光信号の検出が可能となる。   Furthermore, by providing means for moving the focal position of the collected light beam for capturing the optical trap probe in a direction perpendicular to the optical axis of the collected light beam, near-field light at each position on the surface of the subject. The signal can be detected.

また、被検体を3次元空間上で駆動する手段を具備することにより、被検体の表面の各位置における近接場光信号の検出が可能となる。   Further, by providing means for driving the subject in a three-dimensional space, it is possible to detect a near-field light signal at each position on the surface of the subject.

更に、別の発明としての近接場光検出方法によれば、誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材を設けた光トラッププローブを用い、光トラッププローブを集光光束により捕捉した上で位置走査し被検体の表面に近接させ、集光光束が光トラッププローブと被検体の表面の双方により散乱されて発生する散乱光を、あるいは被検体を通過した一部の散乱光を検出する。   Furthermore, according to another embodiment of the near-field light detection method, an optical trap probe in which a metal member is provided on the whole or a part of the surface of the dielectric microstructure is used, and the optical trap probe is captured by the condensed light flux. Scan the position above and bring it close to the surface of the subject, and detect the scattered light generated by the scattered light beam scattered by both the optical trap probe and the surface of the subject, or part of the scattered light that has passed through the subject. To do.

また、別の発明としての近接場光検出方法によれば、光トラッププローブを捕捉するための集光光束とは波長の異なる光束を発生させ、光束を光トラッププローブに入射し、光トラッププローブによって反射、散乱した光束を、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する。よって、近接場光検出信号において安定したS/Nが得られる。   Further, according to another embodiment of the near-field light detection method, a light flux having a wavelength different from that of the collected light flux for capturing the optical trap probe is generated, and the light flux is incident on the optical trap probe. The reflected and scattered light beam is detected separately from the reflected light or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. Therefore, a stable S / N can be obtained in the near-field light detection signal.

更に、別の発明としての近接場光検出方法によれば、光トラッププローブを捕捉するための集光光束とは強度変調周波数の異なる光束を発生させ、光束を光トラッププローブに入射し、光トラッププローブによって反射、散乱した光束を、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する。よって、近接場光検出信号において安定したS/Nが得られる。   Furthermore, according to another embodiment of the near-field light detection method, a light flux having an intensity modulation frequency different from that of the collected light flux for capturing the optical trap probe is generated, the light flux is incident on the optical trap probe, and the optical trap The light beam reflected and scattered by the probe is detected separately from the reflected light or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. Therefore, a stable S / N can be obtained in the near-field light detection signal.

また、光トラッププローブを捕捉するための集光光束に、垂直な断面成分がリング状である光束を用いることにより、光トラッププローブの安定的な捕捉と近接場光を効率的に発生することが可能となる。   In addition, by using a light beam whose vertical cross-sectional component is a ring shape as the condensed light beam for capturing the optical trap probe, stable capture of the optical trap probe and efficient generation of near-field light can be achieved. It becomes possible.

更に、光トラッププローブを捕捉するための集光光束の焦点位置を、集光光束の光軸に垂直な方向に移動させ、光トラッププローブを被検体の表面上で走査することにより、または被検体を3次元空間上で駆動して光トラッププローブを被検体に対し相対的に走査することにより、被検体の表面の各位置における近接場光信号の検出が可能となる。   Further, the focal position of the condensed light beam for capturing the optical trap probe is moved in a direction perpendicular to the optical axis of the condensed light beam, and the optical trap probe is scanned on the surface of the object, or the object By driving the optical trap probe relative to the subject by driving in a three-dimensional space, it is possible to detect a near-field optical signal at each position on the surface of the subject.

本発明の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材が設けられた光トラッププローブを安定的に捕捉した状態で近接場光を発生させて、検出される近接場光検出信号において高いS/Nを得ることが可能となる。   The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present invention generates near-field light while stably capturing an optical trap probe in which a metal member is provided on all or a part of the surface of a dielectric microstructure. It is possible to obtain a high S / N in the detected near-field light detection signal.

本発明の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置では、誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材を設けた光トラッププローブを用い、光トラッププローブを集光光束により捕捉した上で位置走査し被検体の表面に近接させ、集光光束が光トラッププローブと被検体の表面の双方により散乱されて発生する散乱光を、あるいは被検体を通過した一部の散乱光を検出する。   In the optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present invention, an optical trap probe in which a metal member is provided on the entire surface or part of the surface of the dielectric microstructure is used. Scanning is performed close to the surface of the subject, and the scattered light generated by the scattered light beam being scattered by both the optical trap probe and the surface of the subject or a part of the scattered light passing through the subject is detected.

図1は本発明の第1の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置によれば、光トラップ用レーザ光源1から発振した光はレンズ2でコリメートされ、レーザ光源1から発振された光と同一波長の光を選択的に反射させるダイクロイックミラー3で折り返され純水14に浸された対物レンズ4に入射する。対物レンズ4で集光された光は、媒質中に分散している光トラッププローブ15を捕捉する。ここで光トラッププローブ15の形態例を図2に示すと、誘電体球16の表面の一部に金属粒子17が固定されている。材質、概寸法の例としては、誘電体球16はシリカで直径数μm、金属粒子17は金で直径数十nmである。そして、誘電体球16に入射する光は、誘電体球16の表面での屈折し方向を変えるが、その際の光の運動量変化がトラップ力となる。対物レンズ4により集光された光で誘電体球16を捕捉するためには、誘電体球16の中心位置よりやや上側に焦点を配置する。光トラップ用レーザ光源1の光で捕捉されている光トラッププローブ15に対し、近接場光発生用レーザ光源6から発振されたレーザ光を、コリメートレンズ7、ビームスプリッタ8、対物レンズ4を介して入射させる。焦点位置は、誘電体球16の鉛直最下位置とする。このことにより、金属粒子17は、自身の質量による重力と、近接場光発生用レーザ光源6から発振されたレーザ光の集光位置の電界分布に基づく勾配力の作用で、誘電体球16の鉛直最下位置に概ね捕捉できる。この状態で、トラップ光軸方向に対物レンズ4を駆動できるアクチュエータ18により、光トラッププローブ15の金属粒子17と被検体の試料9の面との間隔が数nm〜100nm程度となる位置に光トラッププローブ15を移動させる。ここで、必要な対物レンズ4と試料9の面との初期相対位置は測定により予め取得しておく。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in the figure denote the same components. According to the optical trap probe near-field optical microscope apparatus of this embodiment, the light oscillated from the optical light source 1 for the optical trap is collimated by the lens 2 and selectively selects the light having the same wavelength as the light oscillated from the laser light source 1. The light is incident on the objective lens 4 which is folded back by the dichroic mirror 3 to be reflected and immersed in pure water 14. The light collected by the objective lens 4 captures the optical trap probe 15 dispersed in the medium. Here, when an example of the configuration of the optical trap probe 15 is shown in FIG. 2, metal particles 17 are fixed to a part of the surface of the dielectric sphere 16. As examples of materials and approximate dimensions, the dielectric sphere 16 is made of silica and has a diameter of several μm, and the metal particles 17 are made of gold and have a diameter of several tens of nanometers. The light incident on the dielectric sphere 16 is refracted on the surface of the dielectric sphere 16 and changes its direction. The change in the momentum of the light at that time becomes a trapping force. In order to capture the dielectric sphere 16 with the light condensed by the objective lens 4, the focal point is disposed slightly above the center position of the dielectric sphere 16. The laser light oscillated from the near-field light generating laser light source 6 is passed through the collimating lens 7, the beam splitter 8, and the objective lens 4 to the optical trap probe 15 captured by the light from the optical trap laser light source 1. Make it incident. The focal position is the lowest vertical position of the dielectric sphere 16. As a result, the metal particles 17 are affected by the gravitational force due to their own mass and the gradient force based on the electric field distribution at the condensing position of the laser light oscillated from the near-field light generating laser light source 6. It can be generally captured at the lowest vertical position. In this state, by the actuator 18 that can drive the objective lens 4 in the trap optical axis direction, the optical trap is placed at a position where the distance between the metal particle 17 of the optical trap probe 15 and the surface of the sample 9 of the subject is about several nm to 100 nm. The probe 15 is moved. Here, a necessary initial relative position between the objective lens 4 and the surface of the sample 9 is obtained in advance by measurement.

光トラッププローブ15が試料9の面に近接した状態で、近接場光発生用レーザ光源6から発振された光によって照明されることにより、金属粒子17の周囲に近接場光が発生する。近接場光が試料9の表面と相互作用し散乱した光は、対物レンズ4、集光レンズ11、外乱光を除去するためのピンホール12を介し検出器13に入射する。以上の手順で、試料9の表面の近接場光情報を得ることができる。   In the state where the optical trap probe 15 is close to the surface of the sample 9, the near-field light is generated around the metal particles 17 by being illuminated by the light oscillated from the near-field light generating laser light source 6. Light scattered by interaction of near-field light with the surface of the sample 9 enters the detector 13 through the objective lens 4, the condenser lens 11, and the pinhole 12 for removing disturbance light. The near-field light information on the surface of the sample 9 can be obtained by the above procedure.

以上説明したように、本実施例では、従来技術のようなナノオーダの金属微粒子を直接トラップした場合と違い、トラップする粒子はトラップ光波長より大きい寸法の誘電体粒子であるため、ブラウン運動による位置誤差が発生しにくく、安定的にトラップできる。また、誘電体球16を球形とすることで、金属粒子17を試料9の表面に近い位置で固定することが可能となるため、高いS/Nでの近接場光検出が可能となる。更に、金属粒子17を、近接場光発生用レーザ光源6の波長に対して負の誘電率を持つ材質を採用することで、誘電体球16と金属粒子17の界面において表面プラズモンによる電磁界増強効果を得られ、金属粒子17の周囲に生じる近接場光を増大させることができ、S/Nの向上が見込める。一般に、近接場光発生用レーザ光源6として用いられるのは、波長が可視域〜近赤外域にある光源であるが、金、銀はその波長帯で負の誘電率を持つため、金属粒子17の材質として適している。また、図1に示すように、発振波長の異なるトラップ用レーザ光源と近接場光発生用レーザ光源を備えることにより、双方の光強度を独立に設定することが可能となる。単一の光束で、光トラッププローブの捕捉と近接場光発生を併用する場合には、プローブのトラップに必要とされるパワーが近接場光発生に最適なパワーと比較して過大なために、近接場光検出信号のS/Nが得られない可能性があるが、トラップ用光束と測定用光束を各々用意することでこの問題を回避できる。   As described above, in this embodiment, unlike the case of directly trapping nano-order metal fine particles as in the prior art, the trapped particles are dielectric particles having a size larger than the trap light wavelength, so that the position due to Brownian motion is Errors are unlikely to occur and can be trapped stably. In addition, by making the dielectric sphere 16 spherical, the metal particles 17 can be fixed at a position close to the surface of the sample 9, so that near-field light detection with high S / N becomes possible. Further, the metal particles 17 are made of a material having a negative dielectric constant with respect to the wavelength of the near-field light generating laser light source 6, thereby enhancing the electromagnetic field by surface plasmons at the interface between the dielectric sphere 16 and the metal particles 17. The effect can be obtained, the near-field light generated around the metal particles 17 can be increased, and the S / N can be improved. In general, the near-field light generating laser light source 6 is a light source having a wavelength in the visible region to the near infrared region. However, since gold and silver have a negative dielectric constant in the wavelength band, the metal particles 17 are used. Suitable as a material. Further, as shown in FIG. 1, by providing a trapping laser light source and a near-field light generating laser light source having different oscillation wavelengths, it is possible to independently set the light intensity of both. When using both trapping of optical trap probe and generation of near-field light with a single beam, the power required for trapping the probe is excessive compared to the optimum power for generating near-field light. Although there is a possibility that the S / N of the near-field light detection signal cannot be obtained, this problem can be avoided by preparing each of the trapping light beam and the measurement light beam.

また、図3は本発明の第2の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置では、大気中での使用を前提として設計された対物レンズ19を用いており、大気中での光トラッププローブ操作も可能となる。   FIG. 3 is a schematic sectional view showing the configuration of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present embodiment shown in the figure, the objective lens 19 designed on the assumption that it is used in the atmosphere is used, and the optical trap probe can be operated in the atmosphere.

次に、図4は本発明の第3の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、光トラッププローブ15で散乱された近接場光を、被検面を透過した後に検出する手段を備えている例である。本実施例によれば、第1の実施例同様の近接場光発生手順により、金属粒子17の周囲に発生した近接場光は、試料9の表面と相互作用し散乱する。ここで、試料9が光透過性を有する材質、例えば誘電体、金属薄膜などの場合は、散乱光の一部が試料9を透過し対物レンズ4に入射する。この入射光は、集光レンズ11、外乱光を除去するためのピンホール12を介して検出器13で検出する。以上の手順で、試料9の表面及び内部物性情報を含む近接場光を検出できる。   Next, FIG. 4 is a schematic sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a third embodiment of the present invention. The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present embodiment shown in the figure is an example provided with means for detecting the near-field light scattered by the optical trap probe 15 after passing through the test surface. According to the present embodiment, the near-field light generated around the metal particles 17 by the same near-field light generation procedure as in the first embodiment interacts with the surface of the sample 9 and is scattered. Here, when the sample 9 is a light-transmitting material, such as a dielectric or a metal thin film, a part of the scattered light passes through the sample 9 and enters the objective lens 4. This incident light is detected by a detector 13 through a condenser lens 11 and a pinhole 12 for removing disturbance light. With the above procedure, the near-field light including the surface and internal physical property information of the sample 9 can be detected.

図5は本発明の第4の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、光トラッププローブ捕捉用光束の光路中にフィルタを挿入することにより、トラップ光束の断面強度分布を変化させている装置の例である。そして、本実施例では、光トラップ用レーザ光源1から発振されレンズ2でコリメートされた光束の断面強度分布を、光軸周辺部の透過率のみ低いフィルタ20を挿入することにより、光軸周辺部の光強度がその周囲と比較して低い「ドーナツ状」の中空強度分布を持つ光束とすることができる。ここで、トラップ光束の断面強度分布において、光軸周辺部で高い光強度を有する場合、トラップ光束を光トラッププローブ15に入射した際に、光トラッププローブ15を構成している金属粒子17が、トラップ光束のエネルギーによる影響で溶解、変形してしまう可能性がある。しかし、中空強度分布をもつトラップ光束を用いることにより、金属粒子に照射されるトラップ光束の成分の強度を低下させることができるため、トラップ光束のエネルギーによって金属粒子の溶解、変形を回避できる。特に、第1の実施例のように、光トラッププローブ15の誘電体構造物に対して付加している金属粒子17が十分に小さく、かつ光トラッププローブ15の最下点、すなわち集光光束の光軸近傍で金属粒子が保持されている場合には、中空強度分布のトラップ光を用いることにより金属粒子17に照射されるトラップ光束の強度を非常に低くできるため、効果が大きい。また、中空強度分布にすることの更なる効果として、従来、集光光束の光軸付近の光は、光トラッププローブ15を試料に押付ける力を発生させてしまうが、その成分を低下させることにより光トラッププローブ15の捕捉力の向上効果も得られる。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of this embodiment shown in the figure is an example of an apparatus in which the cross-sectional intensity distribution of the trap light beam is changed by inserting a filter in the optical path of the light beam for capturing the optical trap probe. is there. In this embodiment, by inserting a filter 20 having a low cross-sectional intensity distribution of the light beam oscillated from the laser light source 1 for optical trapping and collimated by the lens 2 only in the transmittance around the optical axis, It is possible to obtain a light beam having a “doughnut-like” hollow intensity distribution whose light intensity is lower than that of its surroundings. Here, in the cross-sectional intensity distribution of the trap light beam, when the light beam has a high light intensity around the optical axis, when the trap light beam is incident on the optical trap probe 15, the metal particles 17 constituting the light trap probe 15 are: There is a possibility of melting and deformation due to the influence of the energy of the trapped beam. However, by using a trap light beam having a hollow intensity distribution, the intensity of the component of the trap light beam irradiated to the metal particles can be reduced, so that the melting and deformation of the metal particles can be avoided by the energy of the trap light beam. In particular, as in the first embodiment, the metal particles 17 added to the dielectric structure of the optical trap probe 15 are sufficiently small, and the lowest point of the optical trap probe 15, that is, the collected light flux. When the metal particles are held in the vicinity of the optical axis, the strength of the trapped light beam applied to the metal particles 17 can be greatly reduced by using trap light having a hollow intensity distribution, so that the effect is great. Further, as a further effect of making the hollow intensity distribution, conventionally, light in the vicinity of the optical axis of the condensed light flux generates a force to press the optical trap probe 15 against the sample, but reduces its component. As a result, the effect of improving the trapping force of the optical trap probe 15 can also be obtained.

なお、ここでは断面強度分布の整形手段としてフィルタ挿入による例を挙げたが、ホログラム素子による回折効果を用いたビーム整形方法等、断面強度分布を中空分布にする方法であれば他の方法でも良い。   In addition, although the example by filter insertion was given here as a shaping means of the cross-sectional intensity distribution, other methods may be used as long as the cross-sectional intensity distribution is a hollow distribution such as a beam shaping method using a diffraction effect by a hologram element. .

図6は本発明の第5の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、光トラッププローブ15の捕捉用集光光束と近接場光発生用光束について、強度変調周波数の異なる光源を使用することにより、高いS/Nで近接場光検出を行うことが可能な装置の例である。先ず、光トラップ用レーザ光源1ではCW発振を行い、前述の手法で光トラッププローブ15を捕捉し、アクチュエータ18により光トラッププローブ15を試料9の面に近接させる。また、近接場光発生用レーザ光源6では、信号発生器21から受信した例えば数kHzの強度変調信号に基づいた近接場光発生用光束を生成する。この光束によって発生した近接場光の散乱成分を対物レンズ4、集光レンズ11を介して光検出器13で検出する。ここで、検出した光信号も先の信号発生器21で生成した信号と同一の強度変調周波数の信号となる。この信号と、信号発生器21の生成信号を基準信号としてロックインアンプ22に入力し処理することで、光検出器13で検出された信号成分のうち、信号発生器21からの基準信号に同期した成分のみの振幅変化を直流信号として抽出することが可能となる。光検出器13には、トラップ用集光光束の光トラッププローブ15における散乱光がわずかにダイクロイックミラー3を透過し入射してくる他、図示していない室内光の入射や、周辺機器からの電磁波受信といった環境外乱の影響を受けるおそれがあるが、この手法により影響を軽減でき、検出光のS/Nが向上する。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present embodiment shown in the figure is high by using light sources having different intensity modulation frequencies for the trapped condensing light beam and the near-field light generating light beam of the optical trap probe 15. It is an example of the apparatus which can perform near-field light detection by S / N. First, the laser light source 1 for optical trap performs CW oscillation, the optical trap probe 15 is captured by the above-described method, and the optical trap probe 15 is brought close to the surface of the sample 9 by the actuator 18. The near-field light generating laser light source 6 generates a near-field light generating light beam based on an intensity modulation signal of, for example, several kHz received from the signal generator 21. A scattered component of the near-field light generated by this light beam is detected by the photodetector 13 via the objective lens 4 and the condenser lens 11. Here, the detected optical signal is also a signal having the same intensity modulation frequency as the signal generated by the previous signal generator 21. This signal and the signal generated by the signal generator 21 are input to the lock-in amplifier 22 as a reference signal and processed, so that the signal component detected by the photodetector 13 is synchronized with the reference signal from the signal generator 21. It becomes possible to extract the amplitude change of only the component as a DC signal. In addition to the dichroic mirror 3 that is slightly scattered by the trapped light flux for trapping and entering the photodetector 13, incident light from indoor light (not shown) and electromagnetic waves from peripheral devices are incident on the photodetector 13. Although there is a risk of being affected by environmental disturbance such as reception, this method can reduce the influence and improve the S / N of the detection light.

図7は本発明の第6の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、光トラッププローブ15の捕捉用集光光束の焦点位置を、試料面に対し平行な面上で走査することにより、光トラッププローブ15を試料9の面上で2次元走査することが可能な装置である。同図に示すように、本実施例ではダイクロイックミラー3と対物レンズ4の間にガルバノミラー23とリレーレンズ24を備えている。2枚のガルバノミラー23を駆動し、入射光に対する角度を変更することで、光トラッププローブ15の捕捉用集光光束と近接場光発生用光束の焦点位置を、光束の光軸に垂直な平面内の任意の位置に移動させることができる。ガルバノミラー23の偏向角と、光束の焦点位置の移動量は、予め実験もしくは計算により取得しておく。ガルバノミラー23を、先に述べたように予め実験によって取得しておいた、ミラー偏向角と光束焦点位置移動量との相関情報を基に、試料9の表面を図8のような走査パターン25で駆動すると同時に、第1の実施例のように近接場光検出を行うことで、試料9の表面全体の光情報を取得できる。なお、光束の焦点位置の移動量、即ち図8の走査パターン25における領域の大きさは、例えば最大で±50μm程度である。
図9は本発明の第7の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施例の光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置は、試料9をその面に平行な方向に駆動することができる走査ステージ26に搭載することで、光トラッププローブ15に対し試料9の面を相対的に2次元走査することが可能な装置である。図9において、走査ステージ26はXY(2軸)ステージあるいはPZTチューブスキャナなどである。試料9が搭載された走査ステージ26を図8のような走査パターン25で駆動すると同時に、上述した近接場光検出を行うことで、試料9の表面全体の光情報を取得できる。なお、走査ステージ26の駆動量、即ち図8の走査パターン25における領域の大きさは、例えば最大で±50μm程度である。また、別の効果として、走査ステージ26を例えばPZTチューブスキャナなど、光トラッププローブ15の捕捉用集光光束の光軸方向に駆動できる機構を用いた場合は、第5の実施例におけるアクチュエータ18の代替として利用できるため、アクチュエータ18が不要となる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present embodiment shown in the same figure scans the focal position of the collected light flux for capturing of the optical trap probe 15 on a plane parallel to the sample surface, thereby providing an optical trap probe. 15 is an apparatus capable of two-dimensional scanning on the surface of the sample 9. As shown in the figure, in this embodiment, a galvanometer mirror 23 and a relay lens 24 are provided between the dichroic mirror 3 and the objective lens 4. By driving the two galvanometer mirrors 23 and changing the angle with respect to the incident light, the focal position of the collected light flux for capturing of the optical trap probe 15 and the light flux for generating near-field light is a plane perpendicular to the optical axis of the light flux. It can be moved to any position. The deflection angle of the galvanometer mirror 23 and the amount of movement of the focal position of the light beam are acquired in advance by experiments or calculations. Based on the correlation information between the mirror deflection angle and the amount of movement of the focal point of the light beam, which is obtained in advance by experiments as described above, the surface of the sample 9 is scanned on the surface of the sample 9 as shown in FIG. At the same time, the near-field light detection is performed as in the first embodiment, whereby the optical information of the entire surface of the sample 9 can be acquired. The amount of movement of the focal position of the light beam, that is, the size of the region in the scanning pattern 25 in FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. The optical trap probe near-field optical microscope apparatus of the present embodiment shown in the same figure is mounted on a scanning stage 26 that can be driven in a direction parallel to the surface of the sample 9, so that the sample 9 is placed on the optical trap probe 15. This is a device capable of relatively two-dimensionally scanning the surface. In FIG. 9, the scanning stage 26 is an XY (biaxial) stage or a PZT tube scanner. The optical information of the entire surface of the sample 9 can be obtained by driving the scanning stage 26 on which the sample 9 is mounted with the scanning pattern 25 as shown in FIG. Note that the driving amount of the scanning stage 26, that is, the size of the region in the scanning pattern 25 of FIG. 8 is, for example, about ± 50 μm at the maximum. As another effect, when a mechanism capable of driving the scanning stage 26 in the optical axis direction of the collected light flux for capturing of the optical trap probe 15, such as a PZT tube scanner, is used, the actuator 18 in the fifth embodiment is used. Since it can be used as an alternative, the actuator 18 becomes unnecessary.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is description in a claim.

本発明の第1の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 図1のプローブの形態例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the example of a form of the probe of FIG. 本発明の第2の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 6th Example of this invention. 試料面を駆動する駆動パターンを示す平面図である。It is a top view which shows the drive pattern which drives a sample surface. 本発明の第7の実施例に係る光トラッププローブ近接場光学顕微鏡装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the optical trap probe near-field optical microscope apparatus which concerns on the 7th Example of this invention. レーザトラップSNOMの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of laser trap SNOM.

符号の説明Explanation of symbols

1;光トラップ用レーザ光源、2;レンズ、3;ダイクロイックミラー、
4,19;対物レンズ、5;微粒子、6;近接場光発生用レーザ光源、
7;コリメートレンズ、8;ビームスプリッタ、9;試料、
10;走査用ステージ、11;集光レンズ、12;ピンホール、
13;検出器、14;純水、15;光トラッププローブ、16;誘電体球、
17;金属粒子、18;アクチュエータ、20;フィルタ、21;信号発生器、
22;ロックインアンプ、23;ガルバノミラー、24;リレーレンズ、
25;走査パターン、26;走査ステージ。
1; laser light source for optical trap; 2; lens; 3; dichroic mirror;
4, 19; objective lens, 5; fine particle, 6; laser light source for generating near-field light,
7; collimating lens, 8; beam splitter, 9; sample,
10; scanning stage, 11; condenser lens, 12; pinhole,
13; Detector, 14; Pure water, 15; Optical trap probe, 16; Dielectric sphere,
17; metal particles, 18; actuator, 20; filter, 21; signal generator,
22; lock-in amplifier, 23; galvanometer mirror, 24; relay lens,
25; Scanning pattern, 26; Scanning stage.

Claims (14)

誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材を設けた光トラッププローブと、
該光トラッププローブを捕捉するためにレーザ光の集光光束を発生する集光光束発生手段と、
該集光光束手段による前記集光光束によって前記光トラッププローブを捕捉した状態で、被検体の表面に近接させる光トラッププローブ走査手段と、
前記集光光束が前記光トラッププローブと被検体の表面の双方により散乱されて発生する散乱光を、あるいは被検体を通過した一部の散乱光を検出する散乱光検出手段と
を有することを特徴とする光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。
An optical trap probe in which a metal member is provided on the whole or a part of the surface of the dielectric microstructure;
A condensed light beam generating means for generating a condensed light beam of laser light to capture the optical trap probe;
An optical trap probe scanning means for bringing the optical trap probe close to the surface of the subject in a state where the optical trap probe is captured by the condensed light flux by the condensed light flux means;
Scattered light detection means for detecting scattered light generated by scattering of the condensed light beam by both the optical trap probe and the surface of the subject, or a part of the scattered light that has passed through the subject. An optical trap probe near-field optical microscope apparatus.
前記集光光束手段による前記集光光束とは発振波長の異なるレーザ光の光束を発生する発生手段と、前記光束を前記光トラッププローブに入射する光束入射手段と、前記光トラッププローブによって反射、散乱した前記光束を、前記光トラッププローブを捕捉するための前記集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する検出手段とを具備する請求項1記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   Generation means for generating a laser beam having a different oscillation wavelength from the condensed light beam by the condensed light beam means, light beam incident means for making the light beam incident on the optical trap probe, and reflection and scattering by the optical trap probe The optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to claim 1, further comprising: a detecting unit that detects the light beam separately from the reflected light or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. . 前記集光光束手段による前記集光光束とは強度変調周波数の異なるレーザ光の光束を発生する発生手段と、前記光束を前記光トラッププローブに入射する光束入射手段と、前記光トラッププローブによって反射、散乱した前記光束を、前記光トラッププローブを捕捉するための前記集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する検出手段とを具備する請求項1記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The condensing light beam by the condensing light beam means is generated by means for generating a light beam of laser light having a different intensity modulation frequency, a light beam incident means for making the light beam incident on the optical trap probe, and reflected by the optical trap probe, 2. The optical trap probe near-field optical microscope according to claim 1, further comprising detection means for detecting the scattered light beam separately from the reflected light or scattered light of the condensed light beam for capturing the optical trap probe. apparatus. 前記集光光束手段による前記集光光束を、光軸に垂直な断面光強度分布が中空形状である光束に変える手段を具備する請求項1〜3のいずれかに記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The optical trap probe near-field light according to any one of claims 1 to 3, further comprising means for changing the condensed light beam by the condensed light beam means into a light beam whose cross-sectional light intensity distribution perpendicular to the optical axis is hollow. Microscope device. 前記誘電体微小構造物が球形である請求項1記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to claim 1, wherein the dielectric microstructure is spherical. 前記金属部材がAu又はAgのいずれかである請求項1記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to claim 1, wherein the metal member is either Au or Ag. 前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束の焦点位置を、前記集光光束の光軸に垂直な方向に移動させる手段を具備する請求項1〜4のいずれかに記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The optical trap probe proximity according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for moving a focal position of the collected light beam for capturing the optical trap probe in a direction perpendicular to an optical axis of the collected light beam. Field light microscope device. 被検体を3次元空間上で駆動する手段を具備する請求項1〜4のいずれかに記載の光トラッププローブ近接場光顕微鏡装置。   The optical trap probe near-field optical microscope apparatus according to claim 1, further comprising means for driving the subject in a three-dimensional space. 誘電体微小構造物の表面の全体もしくは一部に金属部材を設けた光トラッププローブを用い、前記光トラッププローブを集光光束により捕捉した上で位置走査し被検体の表面に近接させ、前記集光光束が前記光トラッププローブと被検体の表面の双方により散乱されて発生する散乱光を、あるいは被検体を通過した一部の散乱光を検出することを特徴とする近接場光検出方法。   Using an optical trap probe in which a metal member is provided on the entire surface or a part of the surface of the dielectric microstructure, the optical trap probe is captured by a condensed light beam, and is then scanned close to the surface of the subject. A near-field light detection method, comprising: detecting scattered light generated by scattering of a light beam by both the optical trap probe and the surface of the subject, or part of the scattered light that has passed through the subject. 前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束とは波長の異なる光束を発生させ、前記光束を光トラッププローブに入射し、前記光トラッププローブによって反射、散乱した前記光束を、前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する請求項9記載の近接場光検出方法。   A light beam having a wavelength different from that of the condensed light beam for capturing the optical trap probe is generated, the light beam is incident on the optical trap probe, and the light beam reflected and scattered by the optical trap probe is passed through the optical trap probe. The near-field light detection method according to claim 9, wherein the detection is performed separately from reflected light or scattered light of the collected light beam for capturing. 前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束とは強度変調周波数の異なる光束を発生させ、前記光束を光トラッププローブに入射し、前記光トラッププローブによって反射、散乱した前記光束を、前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束の反射光又は散乱光とは分離して検出する請求項9記載の近接場光検出方法。   A light flux having an intensity modulation frequency different from that of the condensed light flux for capturing the optical trap probe is generated, the light flux is incident on the optical trap probe, and the light flux reflected and scattered by the optical trap probe is converted into the optical trap. The near-field light detection method according to claim 9, wherein the detection is performed separately from the reflected light or scattered light of the collected light beam for capturing the probe. 前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束に、垂直な断面成分がリング状である光束を用いる請求項9〜11のいずれかに記載の近接場光検出方法。   The near-field light detection method according to claim 9, wherein a light beam having a ring-shaped vertical cross-sectional component is used as the condensed light beam for capturing the optical trap probe. 前記光トラッププローブを捕捉するための集光光束の焦点位置を、前記集光光束の光軸に垂直な方向に移動させ、前記光トラッププローブを被検体の表面上で走査する請求項9〜12のいずれかに記載の近接場光検出方法。   13. The focal position of the collected light beam for capturing the optical trap probe is moved in a direction perpendicular to the optical axis of the collected light beam, and the optical trap probe is scanned on the surface of the subject. The near-field light detection method according to any one of the above. 被検体を3次元空間上で駆動して前記光トラッププローブを被検体に対し相対的に走査する請求項9〜12のいずれかに記載の近接場光検出方法。

The near-field light detection method according to claim 9, wherein the subject is driven in a three-dimensional space to scan the optical trap probe relative to the subject.

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