JP2011247899A - 走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 測定対象となるカンチレバー6に光を照射する光源10と、光源10を駆動する光源駆動回路21と、光源10からカンチレバー6に照射した後の光を受光し、光強度を検出する光検出器16と、光検出器16の検出信号を所定の増幅率で増幅する増幅器22から構成される光学式変位検出機構において、光強度調整器28と増幅率調整器27を設けカンチレバー6への照射光強度や光検出器16の増幅率を調整できるようにした。
【選択図】 図1
Description
図7は、(a)が光学式変位検出機構200の概略構成図、(b)が半導体を材料とする光検出器235に接続される電気回路図である。この光学式変位検出機構200では、カンチレバー207の上方に設置され半導体レーザからなる光源221からレーザ光(入射光231)をレンズ240によりカンチレバー207の背面に集光して照射する。この入射光231は、カンチレバー207の背面で反射し、反射光233がカンチレバー207の斜め上方に設置され半導体により構成された光検出器235に当る。この光検出器235は受光面が上下に2分割された構成で反射光233の入射位置を検出することができる。
(2)光検出器のジョンソンノイズ(熱雑音)
(3)光源の量子ノイズ
(4)光源の戻り光ノイズ、モードホップノイズ
(5)カンチレバーの熱揺らぎ
(6)光の干渉ノイズ
このうち通常の走査型プローブ顕微鏡で使用される周波数帯域で最も依存度が高いのは、(1)の光検出器のショットノイズであり、検出感度に対するショットノイズの割合は受光面での光量Pの平方根に反比例して小さくなる。
(2)光源から測定対象への照射光により測定対象が加熱され、測定対象が変形する場合がある。
(3)光てこ方式の光学式変位検出機構などでは測定対象の長さなどの形状やバネ定数などの機械的特性により検出感度が変わってしまう。
2 粗動機構
4 3軸微動機構
5 サンプル
6 カンチレバー(測定対象)
7 大気測定用カンチレバーホルダ
9 光学式変位検出機構
10 光源
11 集光レンズ
12 ビームスプリッタ
15 ミラー
16 光検出器
17 光源用位置決め機構
18 光検出器用位置決め機構
19 光源ユニット
20 スポット
21 光源駆動回路
22 増幅器
23 電圧モニター
29 光学顕微鏡
30 電流/電圧変換回路
33 差動増幅回路
34 加算器
35 溶液用カンチレバーホルダ
36 金属ベースブロック
37 ガラスベースブロック
43 空気層
44 シャーレ
45 サンプル
46 溶液
50 プローブ
52 プローブホルダ
54 サンプル
55 光学式変位検出機構
56 光源部
57 光検出器
58 スポット
59 光源用位置決め機構
60 光検出器用位置決め機構
61 増幅器
64 光源駆動回路
200 光学式変位検出機構
201 走査型プローブ顕微鏡
207 カンチレバー
209 プローブ
211 サンプル
213 3軸微動機構
221 光源(半導体レーザ)
235 光検出器
242 電流/電圧変換回路
243 差動増幅回路
244 バンドパスフィルター
Claims (6)
- 先端にプローブを有するカンチレバーまたは任意の形状のプローブからなる測定対象に光を照射する光源と、
前記光源を駆動する光源駆動回路と、
前記光源から測定対象に照射した後の光を所定位置にスポット光として位置合わせを経て受光し光強度を検出する受光面の材質が半導体よりなる光検出器と、
前記光検出器の検出信号を所定の増幅率で増幅する増幅器と、
該増幅器の増幅率を任意に調整可能にする増幅器可変手段と、
前記光源から前記測定対象への照射光強度を任意に変更する光強度可変手段と、
を備えた走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法において、
前記光源が、スーパールミネッセンスダイオード(SLD)、発光ダイオード(LED)又は,高周波変調又は光学系による偏光によって戻り光を防止した半導体レーザ(LD)のいずれかを採用し、
前記光強度可変手段により戻り光ノイズあるいはモードホップノイズの発生を抑えつつ前記光源の光強度を高めることにより、前記光検出器での所望の感度及び/又はノイズ精度での光検出を行なうことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。 - 前記光検出器のスポット光の位置合わせが、前記増幅器に更に備えた増幅率可変手段によって増幅率を下げて行なうものである請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。
- 先端にプローブを有するカンチレバーまたは任意の形状のプローブからなる測定対象に光を照射する光源と、
前記光源を駆動する光源駆動回路と、
前記光源から測定対象に照射した後の光を所定位置にスポット光として位置合わせを経て受光し光強度を検出する受光面の材質が半導体よりなる光検出器と、
前記光検出器の検出信号を所定の増幅率で増幅する増幅器と、
該増幅器の増幅率を任意に調整可能にする増幅器可変手段と、
前記光源から前記測定対象への照射光強度を任意に変更する光強度可変手段と、
を備えた走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法において、
前記光強度可変手段による前記光源の光強度の変更が、前記測定対象の変形が所定の変形量の値に納める調整と共に、前記増幅率可変手段の増幅率の調整により、前記光検出器での所望の感度での光検出を行なうことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。 - 先端にプローブを有するカンチレバーまたは任意の形状のプローブからなる測定対象に光を照射する光源と、
前記光源を駆動する光源駆動回路と、
前記光源から測定対象に照射した後の光を所定位置にスポット光として位置合わせを経て受光し光強度を検出する受光面の材質が半導体よりなる光検出器と、
前記光検出器の検出信号を所定の増幅率で増幅する増幅器と、
該増幅器の増幅率を任意に調整可能にする増幅器可変手段と、
前記光源から前記測定対象への照射光強度を任意に変更する光強度可変手段と、
を備えた走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法において、
前記光強度可変手段による前記光源の光強度の変更が、前記カンチレバーを反射して光検出器に入射する光以外の迷光の影響を除去するように該光強度を下げる調整と共に、前記増幅率可変手段の増幅率の調整により、前記光検出器での所望の感度での光検出を行なうことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。 - 前記光強度可変手段が、前記光源から出射される光強度を調整する前記光源に接続された前記光源駆動回路である請求項1乃至4のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。
- 前記光強度可変手段が、前記光源と前記測定対象との間の光路上に備えられた光の強度を調整する光学フィルターである請求項1乃至4のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡の変位検出方法。
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JP2016186833A (ja) * | 2015-03-27 | 2016-10-27 | 株式会社日立ハイテクファインシステムズ | 熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置及びその方法 |
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