JP2862074B2 - Atmosphere control probe scanning microscope - Google Patents
Atmosphere control probe scanning microscopeInfo
- Publication number
- JP2862074B2 JP2862074B2 JP5622996A JP5622996A JP2862074B2 JP 2862074 B2 JP2862074 B2 JP 2862074B2 JP 5622996 A JP5622996 A JP 5622996A JP 5622996 A JP5622996 A JP 5622996A JP 2862074 B2 JP2862074 B2 JP 2862074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- gas
- probe
- main chamber
- chamber
- 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
Links
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、原子間力顕微鏡
（Atomic Force Microscope ）、走査型トンネル顕微鏡
（Scanning Tunneling Microscope ）等の探針走査型顕
微鏡（ＳＰＭ＝Scanning Probe Microscope 又はＳＸ
Ｍ）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning probe microscope (SPM = Scanning Probe Microscope or SX) such as an atomic force microscope and a scanning tunneling microscope.
M).
【０００２】[0002]
【従来の技術】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）では、尖鋭な
先端を有する探針をカンチレバーの先端に取り付け、探
針の先端を試料表面の極く近傍（探針の先端と試料表面
との間の距離は１ｎｍ＝１０-9ｍのオーダー）に近づけ
る。この状態で探針を試料の表面に沿って走査させる
と、探針の先端の原子と試料表面の原子との間に働くフ
ァンデルワールス力や斥力により探針は上下に移動し、
それに伴ってカンチレバーがたわむ。ｘ−ｙ平面内で探
針を走査する間のこのカンチレバーのたわみ（ｚ座標）
をレーザー光等によって検出することにより、試料の表
面形状の３次元像（凹凸像）を得ることができる。通常
は、このカンチレバーのたわみが一定となるようにカン
チレバーの高さをフィードバック制御し、試料表面の各
点におけるカンチレバーの高さにより試料表面の凹凸像
を得る。2. Description of the Related Art In an atomic force microscope (AFM), a probe having a sharp tip is attached to the tip of a cantilever, and the tip of the probe is placed very close to the sample surface (between the tip of the probe and the sample surface). Is on the order of 1 nm = 10 −9 m). When the probe is scanned along the surface of the sample in this state, the probe moves up and down due to van der Waals force and repulsive force acting between atoms at the tip of the probe and atoms on the sample surface.
The cantilever flexes accordingly. deflection of this cantilever during scanning of the probe in the xy plane (z-coordinate)
Is detected by a laser beam or the like, thereby obtaining a three-dimensional image (irregularity image) of the surface shape of the sample. Usually, the height of the cantilever is feedback-controlled so that the deflection of the cantilever becomes constant, and an uneven image of the sample surface is obtained based on the height of the cantilever at each point on the sample surface.
【０００３】また、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で
は、同じく試料の表面の極く近傍に探針を対向配置し、
試料と探針との間に電圧を印加する。この電圧を適度に
調節することにより、試料と探針との間にはトンネル電
流が流れるようになる。ＳＴＭではこのトンネル電流が
一定となるように両者間の間隔を制御しながら探針で試
料表面を走査することにより、試料表面の形状を得る。[0003] In a scanning tunneling microscope (STM), similarly, a probe is arranged to face the surface of a sample very close to the surface of the sample.
A voltage is applied between the sample and the probe. By appropriately adjusting this voltage, a tunnel current flows between the sample and the probe. In the STM, the shape of the sample surface is obtained by scanning the sample surface with a probe while controlling the interval between the two so that the tunnel current is constant.
【０００４】このように、探針で試料の表面を走査する
ことにより試料表面の形状を測定する顕微鏡には、これ
らの他に、レーザ力顕微鏡（ＬＦＭ＝Laser Force Micr
oscope）、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ＝Magnetic Force Mic
roscope ）、走査イオン伝導顕微鏡（ＳＩＣＭ＝Scanni
ng Ion-Conductance Microscope ）、走査容量顕微鏡
（ＳＣＭ＝Scanning Capacitance Microscope ）等があ
る。これらはいずれも探針を原子オーダーで試料の表面
に近づけるため、非常に高い解像度（倍率）が得られる
という特徴を有する。As described above, a microscope for measuring the shape of the sample surface by scanning the surface of the sample with a probe is, besides these, a laser force microscope (LFM).
Scope), Magnetic Force Microscope (MFM = Magnetic Force Mic)
roscope), scanning ion conduction microscope (SICM = Scanni)
ng Ion-Conductance Microscope) and a scanning capacity microscope (SCM). Each of these has a feature that an extremely high resolution (magnification) can be obtained because the probe is brought closer to the surface of the sample in an atomic order.
【０００５】現在、ＡＦＭやＳＴＭは主として金属や半
導体等の非生体試料の観察を対象としているため、試料
は超高真空の試料室内に入れられ、加熱又は劈開により
清浄な表面を得るようになっている。At present, since AFM and STM are mainly intended for observation of non-biological samples such as metals and semiconductors, the samples are placed in an ultra-high vacuum sample chamber, and a clean surface is obtained by heating or cleavage. ing.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】蛋白質やＤＮＡ等の生
体試料を観察する場合、これらを真空中にセットすると
形態が常圧の場合とは大幅に異なってしまう可能性があ
る。そのため、生体試料の観察は従来より大気中におい
て行われていた。When observing a biological sample such as a protein or DNA, if the sample is set in a vacuum, the form may be significantly different from that at normal pressure. Therefore, observation of a biological sample has been conventionally performed in the atmosphere.
【０００７】しかし、この場合、試料も探針も、何の保
護設備もない状態で観察することになるため、大気中の
汚染物質が試料や探針に付着するおそれがある。ところ
が、ＡＦＭやＳＴＭの解像度（倍率）は上記の通り非常
に高いため、このような汚染物質が試料の表面に付着し
た状態で観察を行った場合、何を観察しているのか分か
らなくなる。また、生体試料は真空中では凝集してしま
うため、個別の試料の像を得ることができないという問
題点もある。However, in this case, since the sample and the probe are observed without any protective equipment, there is a possibility that pollutants in the air adhere to the sample and the probe. However, since the resolution (magnification) of AFM and STM is very high as described above, when observation is performed in a state where such contaminants adhere to the surface of the sample, it is difficult to know what is being observed. In addition, since a biological sample is aggregated in a vacuum, there is a problem that an image of an individual sample cannot be obtained.
【０００８】これらの問題はＡＦＭやＳＴＭに限らず、
種々の探針走査型顕微鏡（ＳＰＭ）で生体試料を観察し
ようとする場合には必ず生じるものである。本発明はこ
のような課題を解決するために成されたものであり、そ
の目的とするところは、探針走査型顕微鏡（ＳＰＭ）で
試料を観察する際の雰囲気を任意に制御し、生体試料に
関しても、そのままの状態で観察することができるよう
にすることにある。[0008] These problems are not limited to AFM and STM.
This always occurs when a biological sample is to be observed with various probe scanning microscopes (SPM). The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to arbitrarily control the atmosphere when a sample is observed with a probe scanning microscope (SPM), Is to enable observation as it is.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る雰囲気制御探針走査型顕微鏡
は、 ａ）気密に設けられた試料観察室と、 ｂ）試料観察室内で先端が試料の表面の近傍に来るよう
に設けられた探針と、 ｃ）探針の先端が試料表面に沿って移動するように探針
又は試料を３次元的に駆動する探針移動手段と、 ｄ）試料観察室内のガスを排出するガス排出手段と、 ｅ）試料観察室内にガスを導入するガス導入手段と、 ｆ）試料観察室内のガス圧力を検出する圧力センサを備
えることを特徴としている。Means for Solving the Problems An atmosphere control probe scanning microscope according to the present invention, which has been made to solve the above problems, comprises: a) a sample observation chamber provided in an airtight manner; A probe provided so that the tip is in the vicinity of the surface of the sample; and c) probe moving means for driving the probe or the sample three-dimensionally so that the tip of the probe moves along the sample surface. D) gas exhaust means for exhausting gas in the sample observation chamber; e) gas introduction means for introducing gas into the sample observation chamber; f) a pressure sensor for detecting gas pressure in the sample observation chamber. I have.
【００１０】本発明は、上記のような構成をとることに
よって、ガス排出手段ｄにより試料観察室ａ内のガス
（通常、大気）を一旦すべて排出した後、ガス導入手段
ｅにより試料観察室ａ内に別のガスを圧力センサｆで検
出しながら任意の圧力となるまで導入する。これによ
り、試料観察室内の雰囲気を任意のものに制御すること
ができる。その後、探針移動手段ｃにより探針ｂを試料
の表面に沿って走査することにより、試料の表面形状の
３次元像を得ることができる。According to the present invention, by adopting the above structure, the gas exhaust means d once exhausts all the gas (usually the atmosphere) in the sample observation chamber a, and then the gas introduction means e supplies the sample observation chamber a. While the other gas is being detected by the pressure sensor f, the gas is introduced until an arbitrary pressure is reached. This makes it possible to control the atmosphere in the sample observation chamber to an arbitrary one. Thereafter, by scanning the probe b along the surface of the sample by the probe moving means c, a three-dimensional image of the surface shape of the sample can be obtained.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明を原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）に適用した例を図１〜図５により説明する。本実施
例のＡＦＭは図１に示す通り、大別すると観察部１０、
制御部１１及びコンソール部１２から構成される。観察
部１０では、エアサスペンション１６により支えられた
テーブル１５上にメインチェンバ１４が設けられてい
る。メインチェンバ１４は気密に組み立てられており、
複数の透視窓（図１に示されている斜上方透視窓１７及
び前面透視窓１８の他に、上面にも２個の図示せぬ透視
窓が設けられている）と２個の操作開口２０、２１が設
けられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to an atomic force microscope (AF).
An example applied to M) will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the AFM according to the present embodiment is roughly divided into an observation unit 10,
It comprises a control unit 11 and a console unit 12. In the observation unit 10, a main chamber 14 is provided on a table 15 supported by an air suspension 16. The main chamber 14 is airtightly assembled,
A plurality of perspective windows (in addition to the oblique upper perspective window 17 and the front perspective window 18 shown in FIG. 1, two perspective windows (not shown) are also provided on the upper surface) and two operation openings 20. , 21 are provided.
【００１２】図２（ａ）に示すように、メインチェンバ
１４の中には試料ステーション２３が設けられている。
試料ステーション２３において、試料２４はピエゾドラ
イバ２５の上面に載置される。試料観察の際は、試料２
４の上部に設けられたカンチレバー保持機構の粗移動モ
ータにより、カンチレバー２６の先端に取り付けられた
探針が試料２４の近傍に来るようにセットされる。その
後、ピエゾドライバ２５により試料２４を僅かずつ持ち
上げ（ｚ方向に移動する）、試料表面と探針の先端との
距離を更に小さくしてゆく。両者の間の原子間力により
カンチレバー２６が所定量だけたわんだ時点でピエゾド
ライバ２５のｚ方向の移動を停止し、次に試料２４を同
じくピエゾドライバ２５によりｘ−ｙ平面内で走査す
る。このように走査を行っている間、カンチレバー保持
機構ではカンチレバー２６のたわみ量をレーザ２７から
カンチレバーに照射したレーザ光の振れ角により検出
し、制御部１１に送信する。制御部１１ではこのカンチ
レバー２６のたわみ量が常に一定となるようにピエゾド
ライバ２５をｚ方向に駆動し、試料２４を上下に移動さ
せる。こうして所定の領域についての走査が終了したと
き、試料２４の表面形状の３次元像が得られる。As shown in FIG. 2A, a sample station 23 is provided in the main chamber 14.
In the sample station 23, the sample 24 is placed on the upper surface of the piezo driver 25. When observing the sample, use sample 2
The probe attached to the tip of the cantilever 26 is set by the coarse movement motor of the cantilever holding mechanism provided on the upper part of the sample 4 so as to come near the sample 24. Thereafter, the sample 24 is slightly lifted (moved in the z-direction) by the piezo driver 25 to further reduce the distance between the sample surface and the tip of the probe. When the cantilever 26 bends by a predetermined amount due to the atomic force between the two, the movement of the piezo driver 25 in the z direction is stopped, and the sample 24 is then scanned by the piezo driver 25 in the xy plane. During the scanning, the cantilever holding mechanism detects the amount of deflection of the cantilever 26 based on the deflection angle of the laser beam emitted from the laser 27 to the cantilever, and transmits it to the control unit 11. The control unit 11 drives the piezo driver 25 in the z direction so that the amount of deflection of the cantilever 26 is always constant, and moves the sample 24 up and down. When the scanning of the predetermined area is completed, a three-dimensional image of the surface shape of the sample 24 is obtained.
【００１３】図３に示すように、メインチェンバ１４の
側壁には試料導入パイプ３０が接続されており、試料導
入パイプ３０の途中には、前後をバルブ３２、３３で挟
まれた試料チェンバ３１が設けられている。また、メイ
ンチェンバ１４の他の方向の側壁に設けられた操作開口
２０、２１には、それぞれ、ゴム手袋３５、３６が気密
に取り付けられており、また、ゴム手袋３５、３６を引
き出した後は各操作開口２０、２１を気密に遮蔽するこ
とのできるシャッタ３７、３８も設けられている。As shown in FIG. 3, a sample introduction pipe 30 is connected to a side wall of the main chamber 14, and a sample chamber 31 sandwiched between valves 32 and 33 at the front and rear is provided in the middle of the sample introduction pipe 30. Is provided. Further, rubber gloves 35 and 36 are hermetically attached to the operation openings 20 and 21 provided on the side walls of the main chamber 14 in the other directions, respectively, and after the rubber gloves 35 and 36 are pulled out. Shutters 37 and 38 that can airtightly shield the operation openings 20 and 21 are also provided.
【００１４】本実施例のＡＦＭでは、メインチェンバ１
４内のガス雰囲気を制御することができる。そのための
ガス系統はテーブル１５の下に設けられており、その配
管等は図４に示す通りとなっている。本実施例のＡＦＭ
では、メインチェンバ１４内のガス（最初は空気）を排
出するために、ロータリーポンプ（ＲＰ）４１及びター
ボ分子ポンプ（ＴＭＰ）４０を使用している。また、メ
インチェンバ内を別のガス（例えばアルゴンガス等）で
満たす場合のために、ガスボンベ４９を接続するための
ターミナル４８を備えている。ガス系統には更に、これ
らのポンプ４０、４１やボンベ４９とメインチェンバ１
４、試料チェンバ３１及び操作開口２０、２１のシャッ
タ３７、３８とゴム手袋３５、３６との間の空間を接続
するためのパイプ４２及び種々のバルブ４３、４４、４
５、４６、４７が含まれる。In the AFM of this embodiment, the main chamber 1
4 can control the gas atmosphere. A gas system for this purpose is provided below the table 15, and its piping and the like are as shown in FIG. AFM of the present embodiment
Uses a rotary pump (RP) 41 and a turbo-molecular pump (TMP) 40 to exhaust gas (initially air) in the main chamber 14. Further, a terminal 48 for connecting a gas cylinder 49 is provided in order to fill the inside of the main chamber with another gas (for example, argon gas or the like). The gas system further includes these pumps 40 and 41, cylinder 49 and main chamber 1
4. Pipe 42 and various valves 43, 44, 4 for connecting the space between the sample chamber 31 and the shutters 37, 38 of the operation openings 20, 21 and the rubber gloves 35, 36.
5, 46 and 47 are included.
【００１５】本実施例のＡＦＭにより生体試料を観察す
る際の手順を図５のフローチャートに従い説明する。最
初に、ゴム手袋３５、３６を外部に引き出した後、シャ
ッタ３７、３８により両操作開口２０、２１を閉鎖する
とともに、バルブ３３を閉鎖する（ステップＳ１）。そ
してバルブ４３、４７を開け、真空ポンプ４０、４１に
よりガス排出口３９からメインチェンバ１４内の空気を
排出する（ステップＳ２）。これにより、汚染物質を含
んだ空気がメインチェンバ１４内から排出される。メイ
ンチェンバ１４内の空気を十分に排出した後バルブ４７
を閉じ、ガスボンベ４９へのバルブ４６を開けて所定の
雰囲気ガスをメインチェンバ１４に導入する（ステップ
Ｓ３）。メインチェンバ１４内のガス圧力が所定値に達
した時点で（メインチェンバ１４内のガス圧力は、圧力
センサ３４により検出される）バルブ４６を閉鎖する。
こうして、メインチェンバ１４内の雰囲気が、汚染され
た空気から清浄なガスに完全に入れ換えられたことにな
る。ここで、生体試料を観察する場合には、新しいガス
雰囲気としては、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウム
ガス等。窒素ガスでもよい。）と水蒸気との混合ガスを
１気圧にして使用するのが望ましい。もちろん、他の種
類の試料を観察する場合には、ガスボンベ４９を取り替
えるだけで任意のガスに置換することができ、また、そ
の圧力も任意の値に設定することができる。A procedure for observing a biological sample with the AFM according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, after the rubber gloves 35, 36 are pulled out, the operation openings 20, 21 are closed by the shutters 37, 38, and the valve 33 is closed (step S1). Then, the valves 43 and 47 are opened, and the air in the main chamber 14 is discharged from the gas discharge port 39 by the vacuum pumps 40 and 41 (step S2). As a result, air containing contaminants is discharged from the main chamber 14. After the air in the main chamber 14 is sufficiently exhausted, the valve 47
Is closed, the valve 46 to the gas cylinder 49 is opened, and a predetermined atmospheric gas is introduced into the main chamber 14 (step S3). When the gas pressure in the main chamber 14 reaches a predetermined value (the gas pressure in the main chamber 14 is detected by the pressure sensor 34), the valve 46 is closed.
Thus, the atmosphere in the main chamber 14 has been completely replaced with the clean gas from the polluted air. Here, when observing a biological sample, it is preferable to use a mixed gas of an inert gas (argon gas, helium gas or the like; nitrogen gas may be used) and water vapor at a pressure of 1 atm. desirable. Of course, when observing another type of sample, the gas can be replaced with an arbitrary gas simply by replacing the gas cylinder 49, and the pressure can be set to an arbitrary value.
【００１６】観察しようとする試料はまず試料チェンバ
３１に入れる（ステップＳ４）。この試料チェンバ３１
内の空気も、上記メインチェンバ１４の場合と同様に、
バルブ４５、４７、４６等を操作することにより新しい
雰囲気ガスに置き換える（ステップＳ５）。一方、両操
作開口２０、２１の部分でも、ゴム手袋３５、３６とシ
ャッタ３７、３８との間の空間にも僅かではあるが汚染
空気が残留しているので、この部分も同様にバルブ４
４、４７、４６を操作することにより新しい雰囲気ガス
に置き換える（ステップＳ６）。The sample to be observed is first placed in the sample chamber 31 (step S4). This sample chamber 31
The air inside is also similar to the case of the main chamber 14,
By operating the valves 45, 47, 46 and the like, the atmosphere gas is replaced with a new one (step S5). On the other hand, the contaminated air remains in the space between the rubber gloves 35 and 36 and the shutters 37 and 38 in the two operation openings 20 and 21 though a small amount.
4, 47 and 46 are operated to replace the atmosphere gas with a new one (step S6).
【００１７】このようにしてメインチェンバ１４及びそ
の周辺の空間の汚染空気が清浄な雰囲気ガスに置き換え
られた後、バルブ３３を開けて試料をメインチェンバ１
４内に入れる（ステップＳ７）。そして、両操作開口２
０、２１のシャッタ３７、３８を開け、操作者がゴム手
袋３５、３６に手を入れて試料を試料台上の所定位置に
セットする（ステップＳ８）。このとき、斜上方や前方
等の透視窓１７、１８によりメインチェンバ１４内を見
ることができるため、操作者は細かい作業でも確実に行
うことができる。こうして試料のセットが終了した後
は、上記の通り、制御部１１の制御の下にＡＦＭ観察を
行う（ステップＳ９）。After the contaminated air in the main chamber 14 and its surrounding space has been replaced with a clean atmosphere gas in this way, the valve 33 is opened and the sample is removed from the main chamber 1.
4 (step S7). And both operation openings 2
The shutters 37 and 38 of 0 and 21 are opened, and the operator puts his hand on the rubber gloves 35 and 36 and sets the sample at a predetermined position on the sample table (step S8). At this time, since the inside of the main chamber 14 can be seen through the see-through windows 17 and 18 obliquely upward and forward, the operator can surely perform even fine work. After the sample setting is completed, AFM observation is performed under the control of the control unit 11 as described above (Step S9).
【００１８】上記実施例では原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
について説明したが、本発明は走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）についても全く同様に適用することができ
る。その場合には、図２（ａ）に示した試料ステーショ
ンを図２（ｂ）に示したようなＳＴＭ専用のステーショ
ンに変えるだけであり、図３に示した試料セット用機構
や図４に示したガス系統は全く同様のものを用いること
ができる。なお、図２（ｂ）のＳＴＭ用試料ステーショ
ン７３において、７４は試料台、７５は防振台、７６は
探針（チップ）移動用のピエゾドライバ、７７は探針
（チップ）、７８は粗移動用のマイクロメータである。
また、同様に、前述のレーザ力顕微鏡（ＬＦＭ）や磁気
力顕微鏡（ＭＦＭ）等、他の探針走査型顕微鏡について
も本発明を適用することができる。In the above embodiment, an atomic force microscope (AFM)
However, the present invention can be applied to a scanning tunneling microscope (STM) in the same manner. In that case, the sample station shown in FIG. 2A is simply changed to a station dedicated to the STM as shown in FIG. 2B, and the sample setting mechanism shown in FIG. The same gas system can be used. In the STM sample station 73 shown in FIG. 2B, 74 is a sample table, 75 is an anti-vibration table, 76 is a piezo driver for moving a probe (tip), 77 is a probe (tip), and 78 is a coarse It is a micrometer for movement.
Similarly, the present invention can be applied to other probe scanning microscopes such as the laser force microscope (LFM) and the magnetic force microscope (MFM) described above.
【００１９】本発明の他の実施例であるＡＦＭを図６に
示す。この実施例のＡＦＭではメインチェンバ１１４は
ベース部１５１とその上に気密に固定されたガラスケー
ス１５０から構成され、試料を操作するためのゴム手袋
１３５、１３６をメインチェンバ１１４内に入れるため
の開口はベース部１５１に設けられる。また、ガス系統
では、メインチェンバ１１４からガスを排出するための
排気管１５３と別のガスを導入するための導入管１５４
とが別々に設けられている。なお、他の構成部品は、図
１〜図４に示した同じ下２桁の数字が付されたものと同
じである。FIG. 6 shows an AFM according to another embodiment of the present invention. In the AFM according to this embodiment, the main chamber 114 is composed of a base portion 151 and a glass case 150 fixed on the base portion 151 in an airtight manner, and an opening for inserting rubber gloves 135 and 136 for manipulating the sample into the main chamber 114. Are provided on the base 151. In the gas system, an exhaust pipe 153 for discharging gas from the main chamber 114 and an introduction pipe 154 for introducing another gas are provided.
And are provided separately. The other components are the same as those given the same lower two digits shown in FIGS.
【００２０】本発明の更に別の実施例であるＡＦＭを図
７に示す。一時的に真空中に置かれた程度では変形しな
いような試料であれば、最初に試料をメインチェンバ２
１４内の試料ステーション２２３にセットしておき、そ
の後メインチェンバ２１４を閉め切って内部の汚染空気
を清浄な雰囲気ガスに置換することができる。この場
合、メインチェンバ２１４の中に手を入れたり内部を見
たりする必要がなくなるため、メインチェンバ２１４の
構造は図７に示すように簡単にすることができる。図７
においても、他の構成部品は、図１〜図４に示した同じ
下２桁の数字が付されたものと同じである。FIG. 7 shows an AFM according to still another embodiment of the present invention. If the sample is not deformed by being temporarily placed in a vacuum, first place the sample in the main chamber 2
14, the main chamber 214 can be closed and the contaminated air inside can be replaced with a clean atmosphere gas. In this case, since it is not necessary to put a hand in the main chamber 214 or look inside, the structure of the main chamber 214 can be simplified as shown in FIG. FIG.
, The other components are the same as those given the same lower two digits shown in FIGS. 1 to 4.
【００２１】[0021]
【発明の効果】任意の探針走査型顕微鏡（ＳＰＭ）にお
いて、試料を任意の種類の、任意の圧力の雰囲気ガスの
下で観察することができるようになる。特に、生体試料
を観察する場合、初めに試料観察室内から汚染物質を含
む大気を排除し、代わりに清浄な不活性ガス（及び水蒸
気）で試料観察室を１気圧に調整することにより、生体
試料が変形したり凝集したりすることがなくなり、試料
の正しい（大気圧下での状態の）表面形状を観察するこ
とができるようになる。According to the present invention, a sample can be observed under an arbitrary type of atmosphere gas of an arbitrary pressure at an arbitrary probe scanning microscope (SPM). In particular, when observing a biological sample, first, the atmosphere containing contaminants is excluded from the sample observation room, and the sample observation room is adjusted to 1 atm with a clean inert gas (and water vapor) instead. Is no longer deformed or agglomerated, so that the correct (atmospheric pressure) surface shape of the sample can be observed.
【図１】 本発明の一実施例である雰囲気制御原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）の正面図。FIG. 1 is a front view of an atmosphere control atomic force microscope (AFM) according to an embodiment of the present invention.
【図２】 実施例のＡＦＭのメインチェンバの縦断面
図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main chamber of the AFM according to the embodiment.
【図３】 メインチェンバの横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the main chamber.
【図４】 実施例のＡＦＭのガス系統図。FIG. 4 is a gas system diagram of the AFM of the embodiment.
【図５】 実施例のＡＦＭで生体試料を観察する際の手
順を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure for observing a biological sample with the AFM according to the embodiment.
【図６】 本発明の他の実施例であるＡＦＭの概略構成
図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an AFM according to another embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の更に別の実施例であるＡＦＭの概略
構成図。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an AFM according to still another embodiment of the present invention.
１０…観察部 １１…制御部 １２…コンソール部 １４…メインチェンバ １７、１８…透視窓 ２０、２１…操作開口 ２３…試料ステーション ２４…試料 ２５…ピエゾドライバ ２６…カンチレバー ２７…レーザ ３０…試料導入パイプ ３１…試料チェンバ ３２、３３…バルブ ３４…圧力センサ ３５、３６…ゴム手袋 ３７、３８…シャッタ ３９…ガス排出口 ４０…ターボ分子ポンプ ４１…ロータリポンプ ４２…パイプ ４３、４４、４５、４６、４７…バルブ ４８…ボンベ取付ターミナル ４９…雰囲気ガスボンベ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Observation part 11 ... Control part 12 ... Console part 14 ... Main chamber 17, 18 ... Perspective window 20, 21 ... Operation opening 23 ... Sample station 24 ... Sample 25 ... Piezo driver 26 ... Cantilever 27 ... Laser 30 ... Sample introduction pipe 31 ... Sample chamber 32,33 ... Valve 34 ... Pressure sensor 35,36 ... Rubber gloves 37,38 ... Shutter 39 ... Gas outlet 40 ... Turbo molecular pump 41 ... Rotary pump 42 ... Pipes 43,44,45,46,47 ... Valve 48 ... Cylinder mounting terminal 49 ... Ambient gas cylinder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 37/00 G01B 7/34 G01B 21/30 H01J 37/28──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 37/00 G01B 7/34 G01B 21/30 H01J 37/28
Claims (1)
に設けられた探針と、 ｃ）探針の先端が試料表面に沿って移動するように探針
又は試料を３次元的に駆動する探針移動手段と、 ｄ）試料観察室内のガスを排出するガス排出手段と、 ｅ）試料観察室内にガスを導入するガス導入手段と、 ｆ）試料観察室内のガス圧力を検出する圧力センサを備
えることを特徴とする探針走査型顕微鏡。A) a sample observation chamber provided in an airtight manner; b) a probe provided in the sample observation chamber such that a tip thereof is located near a surface of the sample; c) a tip of the probe is provided on a sample surface. Probe moving means for driving the probe or sample three-dimensionally so as to move along; d) gas discharging means for discharging gas in the sample observation chamber; e) gas for introducing gas into the sample observation chamber. A probe scanning microscope, comprising: introduction means; and f) a pressure sensor for detecting a gas pressure in the sample observation chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5622996A JP2862074B2 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Atmosphere control probe scanning microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5622996A JP2862074B2 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Atmosphere control probe scanning microscope |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4048063A Division JP2612395B2 (en) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | Atmosphere control probe scanning microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285869A JPH08285869A (en) | 1996-11-01 |
| JP2862074B2 true JP2862074B2 (en) | 1999-02-24 |
Family
ID=13021279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5622996A Expired - Fee Related JP2862074B2 (en) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Atmosphere control probe scanning microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2862074B2 (en) |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP5622996A patent/JP2862074B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08285869A (en) | 1996-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5200616A (en) | Environment controllable scanning probe microscope | |
| US11733186B2 (en) | Device and method for analyzing a defect of a photolithographic mask or of a wafer | |
| JP3417721B2 (en) | How to use a scanning probe microscope | |
| JP4524002B2 (en) | A modular manipulation system for microscopic specimen manipulation | |
| US20040216517A1 (en) | Augmenting reality system for real-time nanomanipulation using atomic force microscopy | |
| JP2862074B2 (en) | Atmosphere control probe scanning microscope | |
| JP2612395B2 (en) | Atmosphere control probe scanning microscope | |
| JPH07256575A (en) | Fine work machining method and device | |
| JPH08285870A (en) | Atmosphere controllable probe scanning type microscope | |
| US7066513B2 (en) | Operation method of nanotweezers | |
| Nakajima et al. | Hybrid nanorobotic manipulation system inside scanning electron microscope and transmission electron microscope | |
| Fuchs et al. | Surface investigations with a combined scanning electron–scanning tunneling microscope | |
| Ru et al. | Contact detection for nanomanipulation in a scanning electron microscope | |
| Zhang et al. | Dual tunneling-unit scanning tunneling microscope for length measurement based on crystalline lattice | |
| Nakabayashi et al. | Inexpensive two-tip nanomanipulator for a SEM | |
| Luu et al. | A review of nanomanipulation in scanning electron microscopes | |
| Kaiser et al. | Reliable and versatile scanning tunneling microscope | |
| US20160064181A1 (en) | Device for Nanoscale Sample Manipulation | |
| Zhang et al. | Active CMOS-MEMS conductive probes and arrays for tunneling-based atomic-level surface imaging | |
| Mølhave et al. | Tools for in-situ manipulation and characterization of nanostructures | |
| CN215492787U (en) | In-situ mechanical property testing device and equipment thereof | |
| JPH07229906A (en) | Scanning-type probe microscope | |
| Nakajima et al. | A hybrid nanorobotic manipulation system integrated with nanorobotic manipulators inside scanning and transmission electron microscopes | |
| Ganesan et al. | In situ mechanical characterization of one dimensional nanoscale building blocks using novel microfabricated devices | |
| JPH05164512A (en) | Measuring instrument for surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071211 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081211 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091211 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091211 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101211 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111211 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |