JP3006638B2 - 近接視野顕微鏡 - Google Patents
近接視野顕微鏡Info
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- JP3006638B2 JP3006638B2 JP3299236A JP29923691A JP3006638B2 JP 3006638 B2 JP3006638 B2 JP 3006638B2 JP 3299236 A JP3299236 A JP 3299236A JP 29923691 A JP29923691 A JP 29923691A JP 3006638 B2 JP3006638 B2 JP 3006638B2
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- film
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- bacteriorhodopsin
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査型光顕微鏡に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】通常の光顕微鏡において、空間分解能は
光の波長で制限される。この限界を打破する手段とし
て、近接視野走査型顕微鏡が提案されている。この顕微
鏡では、光を検出するための開口をその直径が光源の光
の波長より小さくなるように形成し、かつ光の波長以下
にその開口を被測定試料面に近付け、その開口を走査し
試料の２次元像を得ることにより、分解能の限界を解決
しようとするものである。開口径としては、光源として
可視光を用いる場合、０．１μｍ以下が必要である。
光の波長で制限される。この限界を打破する手段とし
て、近接視野走査型顕微鏡が提案されている。この顕微
鏡では、光を検出するための開口をその直径が光源の光
の波長より小さくなるように形成し、かつ光の波長以下
にその開口を被測定試料面に近付け、その開口を走査し
試料の２次元像を得ることにより、分解能の限界を解決
しようとするものである。開口径としては、光源として
可視光を用いる場合、０．１μｍ以下が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の近接視野顕微鏡
では、検出器の前段に金属等の光を遮蔽する膜を設け、
機械的な加工により、その遮光膜に所望の大きさの開口
を設けていた。この方法では、０．１μｍ以下の直径の
開口を安定して形成できない、さらに遮蔽膜の応力によ
り開口が長時間安定していないという問題点があった。
また、近接視野顕微鏡では、開口が微小なため通過する
光量が小さくなる。そのため、光電子増倍管検出器等の
高感度な光検出器を用いる必要がある。それらの光検出
器の受光面の大きさを０．１μｍ以下にすることは困難
であるため、試料からの光を開口から検出器まで光ファ
イバなどにより導いており、この間の光の損失が大きく
そのＳＮ比を向上させることができないという問題点が
あった。
では、検出器の前段に金属等の光を遮蔽する膜を設け、
機械的な加工により、その遮光膜に所望の大きさの開口
を設けていた。この方法では、０．１μｍ以下の直径の
開口を安定して形成できない、さらに遮蔽膜の応力によ
り開口が長時間安定していないという問題点があった。
また、近接視野顕微鏡では、開口が微小なため通過する
光量が小さくなる。そのため、光電子増倍管検出器等の
高感度な光検出器を用いる必要がある。それらの光検出
器の受光面の大きさを０．１μｍ以下にすることは困難
であるため、試料からの光を開口から検出器まで光ファ
イバなどにより導いており、この間の光の損失が大きく
そのＳＮ比を向上させることができないという問題点が
あった。
【０００４】本発明の目的は、直径が０．１μｍ以下
で、かつサイズのばらつきおよび経時劣化の少ない実効
的な開口を有し、開口から検出器までの光量の減衰によ
るＳＮ比の劣化がない近接視野顕微鏡を提供することで
ある。
で、かつサイズのばらつきおよび経時劣化の少ない実効
的な開口を有し、開口から検出器までの光量の減衰によ
るＳＮ比の劣化がない近接視野顕微鏡を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の近接視野顕微鏡は、検出器が、導電体また
は半導体または導電体と半導体に挟まれた蛋白質バクテ
リオロドプシンと、導電体または半導体または導電体と
半導体の間の電圧、電流あるいは静電容量を計測する手
段を有している。
に、本発明の近接視野顕微鏡は、検出器が、導電体また
は半導体または導電体と半導体に挟まれた蛋白質バクテ
リオロドプシンと、導電体または半導体または導電体と
半導体の間の電圧、電流あるいは静電容量を計測する手
段を有している。
【０００６】
【作用】検出器に光電変換機能を有する蛋白質バクテリ
オロドプシンを用い、その不用な部分を紫外光で失活さ
せることにより、検出器の開口の直径を容易に０．１μ
ｍ以下にすることができ、かつサイズのばらつきおよび
経時劣化も少なくなる。また、開口から検出器までの光
量の減衰によるＳＮ比の劣化もなくなる。
オロドプシンを用い、その不用な部分を紫外光で失活さ
せることにより、検出器の開口の直径を容易に０．１μ
ｍ以下にすることができ、かつサイズのばらつきおよび
経時劣化も少なくなる。また、開口から検出器までの光
量の減衰によるＳＮ比の劣化もなくなる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００８】図１は本発明の第１の実施例の近接視野顕
微鏡の概略構成図、図２は図１中の光検出部１の構成図
である。
微鏡の概略構成図、図２は図１中の光検出部１の構成図
である。
【０００９】この近接視野顕微鏡は、図１に示すよう
に、検出器である光検出部１と、被測定試料４を光検出
部１に対して３次元方向に移動させる機構で、例えば一
般に走査型トンネル顕微鏡で用いられている３個のピエ
ゾアクチュエータを組み合せたステージ２と、光検出部
１を支持する支持部３と、被測定試料４に光を照射する
光源である水銀ランプ５とで構成されている。
に、検出器である光検出部１と、被測定試料４を光検出
部１に対して３次元方向に移動させる機構で、例えば一
般に走査型トンネル顕微鏡で用いられている３個のピエ
ゾアクチュエータを組み合せたステージ２と、光検出部
１を支持する支持部３と、被測定試料４に光を照射する
光源である水銀ランプ５とで構成されている。
【００１０】光検出部１は、図２に示すように、絶縁体
で作られた支持部であるＳｉＯ2 基板１０１と、導電
膜、例えばスパッタ法で形成された金属膜１０２と、絶
縁膜、例えばスパッタ法で形成されたＳｉＯ2 膜１０３
と、導電部１０４と、蛋白質バクテリオロドプシンを含
む紫膜１０５と、光を透過する導電膜、例えばスパッタ
法で形成されたＳｎＯ2 膜１０６と、それぞれ金属膜１
０２、ＳｉＯ2 膜１０３に設けられた端子１０８，１０
７と、端子１０７，１０８に接続された負荷抵抗１０９
と、負荷抵抗１０９と並列に接続された記録計１１０と
で構成されている。
で作られた支持部であるＳｉＯ2 基板１０１と、導電
膜、例えばスパッタ法で形成された金属膜１０２と、絶
縁膜、例えばスパッタ法で形成されたＳｉＯ2 膜１０３
と、導電部１０４と、蛋白質バクテリオロドプシンを含
む紫膜１０５と、光を透過する導電膜、例えばスパッタ
法で形成されたＳｎＯ2 膜１０６と、それぞれ金属膜１
０２、ＳｉＯ2 膜１０３に設けられた端子１０８，１０
７と、端子１０７，１０８に接続された負荷抵抗１０９
と、負荷抵抗１０９と並列に接続された記録計１１０と
で構成されている。
【００１１】導電部１０４はスパッタ法により形成され
た厚さ数１００ミクロン程度の膜をエッチングで円柱状
に加工し、さらに電解研磨により円錐状に加工すること
により得られる。エッチングによりＳｉＯ2 膜１０３に
スルホールを構成し、金薄膜１０２と導電部１０４は導
通させておく。バクテリオロドプシンは高度好塩菌の細
胞膜に含まれる蛋白質で、市販もされており、光を受け
るとバクテリオロドプシンのＣ末端からＮ末端方向へ水
素イオンが移動し、電位差を生ずる。また、光照射によ
る蛋白内の電荷分離により電位差が生ずることも知られ
ている。本発明では、バクテリオロドプシンの２種の光
応答のどちらを用いてもよい。バクテリオロドプシンは
負の電荷を有するのでこれを水に溶かし電場をかける
と、陽極にＮ末端を向け、配向して吸着することが知ら
れており、電着法と呼ばれている。本発明でもこの電着
法により、導電部１０４を形成後導電部１０４を陽極と
した電着法により導電部１０４上にバクテリオロドプシ
ン膜を構成する。紫膜１０５のうちで不要な部分を紫外
光で失活させ、所望の大きさの開口を形成する。紫膜１
０５が光を吸収すると導電部１０４とＳｎＯ2 膜１０６
の間に水素イオンの移動あるいは電荷分離により電位差
を生ずる。すなわち、端子１０７，１０８の間に電位差
を生じ、その電位差を記録計１１０で記録する。この電
位差はバクテリオロドプシンが飽和しない限り吸収した
光量に比例することが知られている。被測定試料４の各
観測点での記録計１１０で記録した光強度分布をマッピ
ングして被測定試料４の２次元像を得る。また、バクテ
リオロドプシンの光応答による端子１０７，１０８の電
流あるいは静電容量の変化を測定してもよいことはいう
までもない。また、バクテリオドロプシンを含む紫膜１
０５は両側を導電体または半導体で挟まれていてもよ
い。
た厚さ数１００ミクロン程度の膜をエッチングで円柱状
に加工し、さらに電解研磨により円錐状に加工すること
により得られる。エッチングによりＳｉＯ2 膜１０３に
スルホールを構成し、金薄膜１０２と導電部１０４は導
通させておく。バクテリオロドプシンは高度好塩菌の細
胞膜に含まれる蛋白質で、市販もされており、光を受け
るとバクテリオロドプシンのＣ末端からＮ末端方向へ水
素イオンが移動し、電位差を生ずる。また、光照射によ
る蛋白内の電荷分離により電位差が生ずることも知られ
ている。本発明では、バクテリオロドプシンの２種の光
応答のどちらを用いてもよい。バクテリオロドプシンは
負の電荷を有するのでこれを水に溶かし電場をかける
と、陽極にＮ末端を向け、配向して吸着することが知ら
れており、電着法と呼ばれている。本発明でもこの電着
法により、導電部１０４を形成後導電部１０４を陽極と
した電着法により導電部１０４上にバクテリオロドプシ
ン膜を構成する。紫膜１０５のうちで不要な部分を紫外
光で失活させ、所望の大きさの開口を形成する。紫膜１
０５が光を吸収すると導電部１０４とＳｎＯ2 膜１０６
の間に水素イオンの移動あるいは電荷分離により電位差
を生ずる。すなわち、端子１０７，１０８の間に電位差
を生じ、その電位差を記録計１１０で記録する。この電
位差はバクテリオロドプシンが飽和しない限り吸収した
光量に比例することが知られている。被測定試料４の各
観測点での記録計１１０で記録した光強度分布をマッピ
ングして被測定試料４の２次元像を得る。また、バクテ
リオロドプシンの光応答による端子１０７，１０８の電
流あるいは静電容量の変化を測定してもよいことはいう
までもない。また、バクテリオドロプシンを含む紫膜１
０５は両側を導電体または半導体で挟まれていてもよ
い。
【００１２】図３は本発明の第２の実施例の近接視野顕
微鏡の光検出部の構成図である。
微鏡の光検出部の構成図である。
【００１３】本実施例は、光検出部としての電界効果ト
ランジスタのゲート部に蛋白質膜を形成した実施例であ
る。全体の構成は図１に示したとおりである。光検出部
は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２０１と、金属膜
２０２と、ゲート絶縁膜２０３と、円錐状に形成された
金属膜２０４と、バクテリオロドプシンを含む紫膜２０
５と、透明電極膜２０６と、ドレイン端子２３１と、ソ
ース端子２３２と、負荷抵抗２３４と、信号線２３５
と、電池２３６と、記録計２３７とで構成されている。
ＦＥＴ２０１、金属膜２０２、ゲート絶縁膜２０３およ
び金属膜２０４は公知の方法で形成する。その後、紫膜
２０５を第１の実施例と同様の電着法で形成する。第１
の実施例と同様の方法で所望の大きさの開口を形成す
る。透明電極膜２０６も第１の実施例と同様のやり方で
形成する。光に応答して紫膜２０５に生じた電位差は、
ＦＥＴ２０１により増幅され、記録計２３７に記録され
る。記録計２３７の結果を光強度分布をマッピングして
被測定試料４の２次元像を得る。紫膜２０５の膜抵抗は
非常に大きいので、金属膜２０２とゲート絶縁膜２０３
の間を信号線で結んだ場合、静電誘導により影響を受け
やすい。本実施例では、原理的に信号線を省略できるの
で、信号線による誘導雑音を抑えることができる。
ランジスタのゲート部に蛋白質膜を形成した実施例であ
る。全体の構成は図１に示したとおりである。光検出部
は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２０１と、金属膜
２０２と、ゲート絶縁膜２０３と、円錐状に形成された
金属膜２０４と、バクテリオロドプシンを含む紫膜２０
５と、透明電極膜２０６と、ドレイン端子２３１と、ソ
ース端子２３２と、負荷抵抗２３４と、信号線２３５
と、電池２３６と、記録計２３７とで構成されている。
ＦＥＴ２０１、金属膜２０２、ゲート絶縁膜２０３およ
び金属膜２０４は公知の方法で形成する。その後、紫膜
２０５を第１の実施例と同様の電着法で形成する。第１
の実施例と同様の方法で所望の大きさの開口を形成す
る。透明電極膜２０６も第１の実施例と同様のやり方で
形成する。光に応答して紫膜２０５に生じた電位差は、
ＦＥＴ２０１により増幅され、記録計２３７に記録され
る。記録計２３７の結果を光強度分布をマッピングして
被測定試料４の２次元像を得る。紫膜２０５の膜抵抗は
非常に大きいので、金属膜２０２とゲート絶縁膜２０３
の間を信号線で結んだ場合、静電誘導により影響を受け
やすい。本実施例では、原理的に信号線を省略できるの
で、信号線による誘導雑音を抑えることができる。
【００１４】以上の例では、バクテリオロドプシンの光
応答として水素イオンの移動を用いた例を示したが、バ
クテリオロドプシンの光応答時に水素イオンの移動とと
もに生ずる蛋白質内部での電荷分離を利用しても同じ効
果が得られることはいうまでもない。
応答として水素イオンの移動を用いた例を示したが、バ
クテリオロドプシンの光応答時に水素イオンの移動とと
もに生ずる蛋白質内部での電荷分離を利用しても同じ効
果が得られることはいうまでもない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、以下のよ
うな効果がある。 （１）請求項１の発明は、検出器に光電変換機能を有す
る蛋白質バクテリオロドプシンを有することにより、機
械的な開口を用いる必要がなく、直径が０．１μｍ以下
で、かつサイズのばらつきおよび経時劣化の少ない実効
的な開口を有し、開口から検出器までの光量の減衰によ
るＳＮ比の劣化がない。 （２）請求項２の発明は、検出器の蛋白質バクテリオロ
ドプシンを挟んだ物体の片方が電界効果トランジスタで
あることにより、信号線による誘導雑音を抑えることが
できる。
うな効果がある。 （１）請求項１の発明は、検出器に光電変換機能を有す
る蛋白質バクテリオロドプシンを有することにより、機
械的な開口を用いる必要がなく、直径が０．１μｍ以下
で、かつサイズのばらつきおよび経時劣化の少ない実効
的な開口を有し、開口から検出器までの光量の減衰によ
るＳＮ比の劣化がない。 （２）請求項２の発明は、検出器の蛋白質バクテリオロ
ドプシンを挟んだ物体の片方が電界効果トランジスタで
あることにより、信号線による誘導雑音を抑えることが
できる。
【図１】本発明の第１の実施例の近接視野顕微鏡の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】図１中の光検出部１の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施例の近接視野顕微鏡の光検
出部の構成図である。
出部の構成図である。
１ 光検出部 ２ ステージ ３ 支持部 ４ 被測定試料 ５ 水銀ランプ １０１ ＳｉＯ2 基板 １０２ 金属膜 １０３ ＳｉＯ2 膜 １０４ 導電部 １０５ 紫膜 １０６ ＳｎＯ2 膜 １０７，１０８ 端子 １０９ 負荷抵抗 １２０ 記録計 ２０１ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） ２０２ 金属膜 ２０３ ゲート絶縁膜 ２０４ 金属膜 ２０５ 紫膜 ２０６ 透明電極膜 ２３１ ドレイン端子 ２３２ ソース端子 ２３４ 負荷抵抗 ２３５ 信号線 ２３６ 電池 ２３７ 記録計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−121310（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−91710（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−136001（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−307510（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−287111（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 21/00 G01B 9/04
Claims (2)
- 【請求項１】 光源と、受光部分の直径および受光部分
と検査すべき試料表面との間隔が光源の光の波長より小
さい検出器と、該検出器と試料の相対位置を３次元的に
変化させる機構を有する近接視野顕微鏡において、 前記検出器が、導電体または半導体または導電体と半導
体に挟まれた蛋白質バクテリオロドプシンと、導電体ま
たは半導体または導電体と半導体の間の電圧、電流ある
いは静電容量を計測する手段を有することを特徴とする
近接視野走査型顕微鏡。 - 【請求項２】 検出器の蛋白質バクテリオロドプシンを
挟んだ物体の片方が電界効果トランジスタである請求項
１に記載の近接視野走査型顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299236A JP3006638B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 近接視野顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3299236A JP3006638B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 近接視野顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134187A JPH05134187A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3006638B2 true JP3006638B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17869913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3299236A Expired - Lifetime JP3006638B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 近接視野顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006638B2 (ja) |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP3299236A patent/JP3006638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05134187A (ja) | 1993-05-28 |
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