JP2012506049A - モジュール原子間力顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
シャーシ100は、モジュールAFMのサブアセンブリに対し遮音及び/又は熱的遮断状態を提供する隔離モジュール200の中に収められる。AFMを取り囲む周囲環境からの音響ノイズによってAFMの部品が移動し、機器によって生成される画像の質を低下させる。同様に温度変化もまた、2℃ごとの温度変化に付きナノメートルレベルの部品移動を引き起こす恐れがある。
本発明のモジュールAFMは、ユーザーに対して高解像度のプローブとサンプル視界を与える観察機構と光てこ機構を合体化しており、AFMにとって不可欠な検出を提供している。図4に示すように、観察機構と光てこ機構は共に、ヘッドモジュール400に取り付けられた同一対物レンズ306を使用する。光てこ機構においては、対物レンズ306は、プローブ571の先端の反対側に対して光てこ光線402を指向・合焦させる働きをする。観察機構においては、対物レンズ306は追加レンズと併せて、画像センサ上にプローブ571及び/又はサンプル(図示せず)の画像を形成する作用を持つ。
1)観察機構の歪曲収差をサンプルにて測定された0.8mm以上の直径を有する視界に亘り1パーセント以上低減すること;
2)観察機構に対しては、サンプルにて測定された0.8mm以上の直径を有する視界に亘って回折限界以下となるような波長域内のラテラルカラーを作成すること;及び
3)サンプルにて測定された0.8mm以上の直径を有する視界に亘り回折限界の3倍以下となるような、観察機構用波長域と光てこ機構用波長域との間のラテラルカラーを作成すること、もまた有効である。
ヘッド・モジュール400はAFMに不可欠のプローブの撓みを検出する光てこ機構を備える。図4に示すように、ヘッド・モジュール400は、シャーシ100に取り付けられた自分自身のフレーム406に収容される。以下の記述を容易にするべく、図4はまた、ビュー・モジュール300とプローブ571を示している(尚、プローブはスキャナ・モジュール500の一部であって、ヘッド・モジュールではない)。
それぞれの軸方向にサンプルを作動するXYZ並進ステージ501を備えたスキャナモジュール500を図7に示す。このステージは、三脚構造の3つのピエゾ作動湾曲部を使用することで、プローブ571の先端に対しサンプルをスキャン(例:ラスター走査)するためのX、Y軸における移動と、サンプルに対するプローブ571の撓みや発振に応じてシステムを基準状態に戻すためのZ軸方向の移動を提供するようになっている。ピエゾ作動湾曲部の動作についての正確な位置情報を得るために位置センサを使用し、その移動を目的とするものへと補正するようにしても良い。このために使用され得るLVDTは、同一発明者らの幾人かによる同時係属出願中の米国特許出願60/XXX,XXX号の“高精度位置測定用統合型マイクロアクチュエータと直線可変型差動変圧器‐Integrated Micro-Actuator and Linear Variable Differential Transformer for High Precision Position Measurements”に記載されている。
Δx/A α M/k
但し、xはプローブ・サンプルを隔てる距離、Aは振動ノイズの大きさ、Mは係合機構の質量、kは係合機構の剛性である。(M/k項の逆数の平方根は係合機構の共鳴であるため、先の関係は又、Δx/Aと、係合機構の共鳴の二乗の逆数との間に比例関係があると見なしても良い:
Δx/A α 1/ω0 2
但し、ω0は係合機構の共鳴周波数である。)
本発明のモジュールAFMの新しい係合機構に加え、画像データに付随するノイズを抑えるために、その他多くの技術が使われる。重要な一例として、図1に示すように制御盤150や他の電子機器をAFMの近傍、但し隔離モジュール200の外側に位置させる例がある。
Claims (1)
- 原子間力顕微鏡システムにおいて、
シャーシと、
シャーシを収納すると共にAFMに対して遮音及び熱的分離状態を提供する隔離モジュールと、
前記シャーシに取り付けられ、カンチレバーとサンプルの領域における光学的観察を可能にするビュー・システムと、
前記シャーシに取り付けられ、カンチレバー上へと光線を向けさせ、カンチレバーの移動を示すカンチレバーからの戻り光線を獲得するヘッド・システムと、
支持構造及び該支持構造の第1の表面内に保持される発光器を有する発光アセンブリであって、前記支持構造は前記ヘッド・システムに対して挿入できると共にヘッドシステムから取り外し可能となるような、発光アセンブリと、
前記シャーシに取り付けられ、サンプルホルダ、カンチレバーホルダ、サンプルのXYZ並進、及びカンチレバーをサンプルに係合してサンプル測定に伴うノイズを最小にする機構を提供するスキャナ・サブシステムと、
前記隔離システムの外側に据え付けられ、別のコントローラと共に、サンプルの測定結果を獲得・処理する電子技術を提供する電子システムと、を有することを特徴とする原子間力顕微鏡システム。
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