JP3267685B2 - 微細表面観察装置 - Google Patents
微細表面観察装置Info
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- G01Q10/04—Fine scanning or positioning
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エネルギー移動現象を
応用した微細表面観察装置に関する。
応用した微細表面観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図２に示すように、光の波長より
小さい先端部を有する光ファイバ８と、測定すべき試料
の表面を上記光ファイバの先端部に充分に接近させて位
置づけさせるためのＺ軸移動機構１１および制御部機構
１２、および上記光ファイバの先端部が上記試料の表面
を走査するためのＸＹ軸移動機構９および制御機構１０
と、試料の表面で光が全反射するように光を導入させる
ためのプリズム１と、上記照射光を発生させる光源１３
および光学系１４と、上記全反射条件下で上記試料の表
面の外側に生ずるエバネッセント光の一部が上記光ファ
イバの先端部より光ファイバ内に侵入して光ファイバの
他端に到達した光を計測する光検出系１５とで、構成さ
れる光走査型トンネル顕微鏡の構造が、例えば光学第２
０巻第３号ｐ１３４−１４１で述べられている。
小さい先端部を有する光ファイバ８と、測定すべき試料
の表面を上記光ファイバの先端部に充分に接近させて位
置づけさせるためのＺ軸移動機構１１および制御部機構
１２、および上記光ファイバの先端部が上記試料の表面
を走査するためのＸＹ軸移動機構９および制御機構１０
と、試料の表面で光が全反射するように光を導入させる
ためのプリズム１と、上記照射光を発生させる光源１３
および光学系１４と、上記全反射条件下で上記試料の表
面の外側に生ずるエバネッセント光の一部が上記光ファ
イバの先端部より光ファイバ内に侵入して光ファイバの
他端に到達した光を計測する光検出系１５とで、構成さ
れる光走査型トンネル顕微鏡の構造が、例えば光学第２
０巻第３号ｐ１３４−１４１で述べられている。
【０００３】光走査型トンネル顕微鏡は上記の文献から
も明らかなように、試料表面上の法線方向に波長程度の
距離内で、振幅が指数関数的に減衰するエバネッセント
光と、微小開口部を持つ光プローブとを利用して、光学
顕微鏡のような光の回折限界により制限される波長程度
の分解能を遥かに越える解像度で表面の凸凹等の構造を
測定できる。
も明らかなように、試料表面上の法線方向に波長程度の
距離内で、振幅が指数関数的に減衰するエバネッセント
光と、微小開口部を持つ光プローブとを利用して、光学
顕微鏡のような光の回折限界により制限される波長程度
の分解能を遥かに越える解像度で表面の凸凹等の構造を
測定できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、試料表面から
の距離の増加にともなうエバネッセント光の振幅の指数
関数的な減衰は、走査型トンネル顕微鏡での、微細な導
電性の針と試料との間に流れるトンネル電流の減衰に比
べ遥かに緩やかなことと、開口直径の減少は、エバネッ
セント光の光ファイバ内への侵入の確率を大いに低下さ
せるので光検出の感度が低下することにより、光走査型
トンネル顕微鏡の解像度は走査型トンネル顕微鏡のそれ
に比べ遥かに低かった。
の距離の増加にともなうエバネッセント光の振幅の指数
関数的な減衰は、走査型トンネル顕微鏡での、微細な導
電性の針と試料との間に流れるトンネル電流の減衰に比
べ遥かに緩やかなことと、開口直径の減少は、エバネッ
セント光の光ファイバ内への侵入の確率を大いに低下さ
せるので光検出の感度が低下することにより、光走査型
トンネル顕微鏡の解像度は走査型トンネル顕微鏡のそれ
に比べ遥かに低かった。
【０００５】一方、走査型トンネル顕微鏡の試料は導電
性であることが要求されるが、光走査型トンネル顕微鏡
の試料は透明であればよく、導電性である必要がない。
光走査型トンネル顕微鏡にはこのような長所もあるの
で、何らかの手段により分解能を向上させようとする課
題があった。
性であることが要求されるが、光走査型トンネル顕微鏡
の試料は透明であればよく、導電性である必要がない。
光走査型トンネル顕微鏡にはこのような長所もあるの
で、何らかの手段により分解能を向上させようとする課
題があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、従来のこのよう
な課題を解決するため、試料表面からの距離の増加に伴
って、エバネッセント光の振幅の指数関数的減衰よりは
遥かに急峻に変化し、またその結果、効率よく光が光フ
ァイバ内へ侵入するような光に関連のある物理現象を利
用して、従来の光走査型トンネル顕微鏡よりは分解能の
高い、新しい原理を利用した光走査型トンネル顕微鏡を
作ることである。
な課題を解決するため、試料表面からの距離の増加に伴
って、エバネッセント光の振幅の指数関数的減衰よりは
遥かに急峻に変化し、またその結果、効率よく光が光フ
ァイバ内へ侵入するような光に関連のある物理現象を利
用して、従来の光走査型トンネル顕微鏡よりは分解能の
高い、新しい原理を利用した光走査型トンネル顕微鏡を
作ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、図１に示したように、光ファイバの鋭
い先端部をエネルギー受容体６で被覆し、エネルギー供
与体７を含むか、またはその表面がエネルギー供与体７
で被覆されている試料の表面の極く近傍を光の照射下で
走査するに従って生じる光ファイバを通した光強度を測
定し、（Ａ）測定された光電流に応答して前記光ファイ
バの先端部と前記試料の表面との間の距離を自動的に制
御するための手段と、前記光ファイバの先端部の空間座
標をグラフにより表示するか、または（Ｂ）前記光ファ
イバの先端部のＺ軸の位置を固定しながら、ＸＹ面を走
査したときに測定される光電流の変化をグラフにより表
示するかして、前記試料の表面の形状の像、または試料
内あるいは試料表面のエネルギー供与体の空間分布を表
示することを可能にした。
に、本発明では、図１に示したように、光ファイバの鋭
い先端部をエネルギー受容体６で被覆し、エネルギー供
与体７を含むか、またはその表面がエネルギー供与体７
で被覆されている試料の表面の極く近傍を光の照射下で
走査するに従って生じる光ファイバを通した光強度を測
定し、（Ａ）測定された光電流に応答して前記光ファイ
バの先端部と前記試料の表面との間の距離を自動的に制
御するための手段と、前記光ファイバの先端部の空間座
標をグラフにより表示するか、または（Ｂ）前記光ファ
イバの先端部のＺ軸の位置を固定しながら、ＸＹ面を走
査したときに測定される光電流の変化をグラフにより表
示するかして、前記試料の表面の形状の像、または試料
内あるいは試料表面のエネルギー供与体の空間分布を表
示することを可能にした。
【０００８】このときつぎの作用のところで述べられる
ようにエネルギー受容体から発光をより効率高く光ファ
イバ内に導くために前記光ファイバの先端部を２種以上
のエネルギー受容体が層構造をなすように被覆すること
もできるまた、上記試料の表面のより正確な形状の像を
生じしめるために、前記試料の表面を有機色素のエネル
ギー供与体の単分子膜で被覆することもできるエネルギ
ー受容体、エネルギー供与体は有機化合物のみならず、
これらの機能を備えたものであれば、いかなる化合物で
も用いることができる。
ようにエネルギー受容体から発光をより効率高く光ファ
イバ内に導くために前記光ファイバの先端部を２種以上
のエネルギー受容体が層構造をなすように被覆すること
もできるまた、上記試料の表面のより正確な形状の像を
生じしめるために、前記試料の表面を有機色素のエネル
ギー供与体の単分子膜で被覆することもできるエネルギ
ー受容体、エネルギー供与体は有機化合物のみならず、
これらの機能を備えたものであれば、いかなる化合物で
も用いることができる。
【０００９】また、測定すべき試料の表面を光ファイバ
の先端部に充分に接近させて位置づけさせるための前記
のＺ軸微動機構および制御手段と、光ファイバの先端部
が試料の表面を走査するための前記のＸＹ軸微動機構お
よび制御手段とを用いる場合、位置関係は相対的なもの
なので移動させるものは前記光ファイバまたは前記試料
のうち、どちらか一方を移動させるようにすればよい。
の先端部に充分に接近させて位置づけさせるための前記
のＺ軸微動機構および制御手段と、光ファイバの先端部
が試料の表面を走査するための前記のＸＹ軸微動機構お
よび制御手段とを用いる場合、位置関係は相対的なもの
なので移動させるものは前記光ファイバまたは前記試料
のうち、どちらか一方を移動させるようにすればよい。
【００１０】光照射は、試料の表面で光が全反射するよ
うに光を導入させる代わりに、前記試料の表面を前記光
ファイバを通して、あるいは前記試料の表面を前記光フ
ァイバと試料表面との間の空間を通して光照射すること
もできる。またこの場合、光の計測は前記光ファイバの
先端部がエネルギー受容体で、前記試料の表面がエネル
ギー供与体で被覆されており、全反射条件下で前記試料
の表面の外側に生ずるエバネッセント光の一部が前記光
ファイバの先端部より光ファイバ内に侵入して光ファイ
バの他端に到達した光を計測する代わりに、光ファイバ
の他端に到達した光を上記のごとく光ファイバを通した
かあるいは光ファイバと試料表面との間の空間を通した
かして照射した照射光と前記エネルギー受容体からの発
光とに分けて計測することもできる。
うに光を導入させる代わりに、前記試料の表面を前記光
ファイバを通して、あるいは前記試料の表面を前記光フ
ァイバと試料表面との間の空間を通して光照射すること
もできる。またこの場合、光の計測は前記光ファイバの
先端部がエネルギー受容体で、前記試料の表面がエネル
ギー供与体で被覆されており、全反射条件下で前記試料
の表面の外側に生ずるエバネッセント光の一部が前記光
ファイバの先端部より光ファイバ内に侵入して光ファイ
バの他端に到達した光を計測する代わりに、光ファイバ
の他端に到達した光を上記のごとく光ファイバを通した
かあるいは光ファイバと試料表面との間の空間を通した
かして照射した照射光と前記エネルギー受容体からの発
光とに分けて計測することもできる。
【００１１】さらに前記光ファイバの先端部をエネルギ
ー供与体で被覆し、前記試料の表面がエネルギー受容体
で被覆されているかあるいはエネルギー受容体を含んで
おり、しかも光照射を試料表面で光が全反射するように
光を導入させる代わりに、前記光ファイバの先端部のエ
ネルギー供与体を前記光ファイバを通して、あるいは前
記光ファイバと試料表面との間の空間を通して光照射す
るようにすることもできる。この場合、全反射条件下で
前記試料の表面の外側に生ずるエバネッセント光の一部
が前記光ファイバの先端部より光ファイバ内に侵入して
光ファイバの他端に到達した光を計測する代わりに、光
を計測するための手段を試料の裏側に設け光を照射光と
前記試料の表面のエネルギー受容体からの発光とに分け
て計測すればよい。
ー供与体で被覆し、前記試料の表面がエネルギー受容体
で被覆されているかあるいはエネルギー受容体を含んで
おり、しかも光照射を試料表面で光が全反射するように
光を導入させる代わりに、前記光ファイバの先端部のエ
ネルギー供与体を前記光ファイバを通して、あるいは前
記光ファイバと試料表面との間の空間を通して光照射す
るようにすることもできる。この場合、全反射条件下で
前記試料の表面の外側に生ずるエバネッセント光の一部
が前記光ファイバの先端部より光ファイバ内に侵入して
光ファイバの他端に到達した光を計測する代わりに、光
を計測するための手段を試料の裏側に設け光を照射光と
前記試料の表面のエネルギー受容体からの発光とに分け
て計測すればよい。
【００１２】
【作用】上記のように構成されたエネルギー移動を利用
した光走査型トンネル顕微鏡においては、（ａ）光照射
により励起されたエネルギー供与体と基底状態にあるエ
ネルギー受容体の間のエネルギー移動の効率がそれらの
間の微細な距離の増加に対し敏感に変化すること、およ
び（ｂ）エネルギー移動が分子間の相互作用によるため
非常に狭い空間を通しても効率よく進行し、さらに２種
以上のエネルギー受容体を積層構造に配置するか、天然
のアンテナ複合体を用いることによりエネルギー移動に
方向性をもたせ充分に広がった光ファイバ部で再び励起
状態のエネルギー受容体から発光させて光を光ファイバ
内に導くことも可能であることを利用して、より高い解
像度が得られることとなる。
した光走査型トンネル顕微鏡においては、（ａ）光照射
により励起されたエネルギー供与体と基底状態にあるエ
ネルギー受容体の間のエネルギー移動の効率がそれらの
間の微細な距離の増加に対し敏感に変化すること、およ
び（ｂ）エネルギー移動が分子間の相互作用によるため
非常に狭い空間を通しても効率よく進行し、さらに２種
以上のエネルギー受容体を積層構造に配置するか、天然
のアンテナ複合体を用いることによりエネルギー移動に
方向性をもたせ充分に広がった光ファイバ部で再び励起
状態のエネルギー受容体から発光させて光を光ファイバ
内に導くことも可能であることを利用して、より高い解
像度が得られることとなる。
【００１３】すなわち、エネルギー受容体で被覆された
鋭い先端部を有する光ファイバを、エネルギー供与体を
含むか、またはその表面エネルギー供与体で被覆されて
いる試料の表面の極く近傍を光の照射下で走査するに従
って生じる光ファイバを通した光強度の距離に対する急
激な変化を測定し、さらに検出した光電流の面内変化よ
り試料表面の像として表すか、この敏感な光電流の距離
依存性を利用して試料表面から光ファイバの鋭い先端部
までの距離が１nm以下の精度で一定に保たれるようにし
て面内を走査することにより、表面の凸凹やエネルギー
供与体の空間分布のより高い解像度での測定が可能とな
る。
鋭い先端部を有する光ファイバを、エネルギー供与体を
含むか、またはその表面エネルギー供与体で被覆されて
いる試料の表面の極く近傍を光の照射下で走査するに従
って生じる光ファイバを通した光強度の距離に対する急
激な変化を測定し、さらに検出した光電流の面内変化よ
り試料表面の像として表すか、この敏感な光電流の距離
依存性を利用して試料表面から光ファイバの鋭い先端部
までの距離が１nm以下の精度で一定に保たれるようにし
て面内を走査することにより、表面の凸凹やエネルギー
供与体の空間分布のより高い解像度での測定が可能とな
る。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の測定例を説明する。 （測定例１）まず直角プリズムの斜辺の平坦な表面をエ
ネルギー供与体であるＮ、Ｎ’−ジオクタデシルオキサ
シアニン色素の単分子膜で被覆し、エッチング処理で得
た光ファイバの微細な先端部をエネルギー受容体である
Ｎ、Ｎ’−ジオクタデシルチアシアニン色素の単分子膜
で被覆した。
ネルギー供与体であるＮ、Ｎ’−ジオクタデシルオキサ
シアニン色素の単分子膜で被覆し、エッチング処理で得
た光ファイバの微細な先端部をエネルギー受容体である
Ｎ、Ｎ’−ジオクタデシルチアシアニン色素の単分子膜
で被覆した。
【００１５】ついでエネルギー受容体の吸収帯よりも長
波長の８００ｎｍの波長を持つ半導体レーザーからの光
を上記プリズム斜辺の表面で全反射するように照射し、
照射面に光ファイバの先端部を接近させ、ファイバ内に
侵入したエバネッセント光強度の表面からの距離依存性
を測定したところ、従来の報告と同様１ｎｍから５００
ｎｍの範囲で指数関数的に減衰した。
波長の８００ｎｍの波長を持つ半導体レーザーからの光
を上記プリズム斜辺の表面で全反射するように照射し、
照射面に光ファイバの先端部を接近させ、ファイバ内に
侵入したエバネッセント光強度の表面からの距離依存性
を測定したところ、従来の報告と同様１ｎｍから５００
ｎｍの範囲で指数関数的に減衰した。
【００１６】一方、エネルギー供与体によって吸収さ
れ、エネルギー受容体によって吸収されない３７０ｎｍ
付近の紫外光を同様に全反射の条件下で照射し、再度照
射面に光ファイバの先端部を接近させ、ファイバを通過
した光のうち、フィルターを用いて照射光および供与体
からの発光をカットし受容体からの発光のみを測光した
ところ、表面から５ｎｍから１５ｎｍの範囲で光電流が
急激に減少した。
れ、エネルギー受容体によって吸収されない３７０ｎｍ
付近の紫外光を同様に全反射の条件下で照射し、再度照
射面に光ファイバの先端部を接近させ、ファイバを通過
した光のうち、フィルターを用いて照射光および供与体
からの発光をカットし受容体からの発光のみを測光した
ところ、表面から５ｎｍから１５ｎｍの範囲で光電流が
急激に減少した。
【００１７】（測定例２）エッチング処理で得た光ファ
イバの微細な先端部をまず第２のエネルギー受容体であ
るＮ、Ｎ’−ジオクタデシルチアジカルボシアニン色素
の単分子膜で、ついで第一のエネルギー受容体である
Ｎ、Ｎ’−ジオクタデシルチアシアニン色素の単分子膜
で被覆した。
イバの微細な先端部をまず第２のエネルギー受容体であ
るＮ、Ｎ’−ジオクタデシルチアジカルボシアニン色素
の単分子膜で、ついで第一のエネルギー受容体である
Ｎ、Ｎ’−ジオクタデシルチアシアニン色素の単分子膜
で被覆した。
【００１８】ついでこのように２種のエネルギー受容体
の単分子膜で被覆した光ファイバの微細な先端部を、測
定例１で用いたエネルギー供与体であるＮ、Ｎ’−ジオ
クタデシルオキサシアニン色素の単分子膜で被覆したプ
リズム斜辺の紫外光照射面に接近させ、ファイバを通過
した光のうち、フィルターを用いて照射光および供与体
からの発光をカットし高感度蛍光光度計で発光スペクト
ルを測定したところ、主として第二の受容体からの発光
スペクトルが観察された。ついで、ファイバを通過した
光のうちフィルターを用いて照射光、供与体および第一
の受容体からの発光をカットし第二の受容体からの発光
のみを測光したところ、表面から５ｎｍから１５ｎｍの
範囲で光電流が急激に減少した。
の単分子膜で被覆した光ファイバの微細な先端部を、測
定例１で用いたエネルギー供与体であるＮ、Ｎ’−ジオ
クタデシルオキサシアニン色素の単分子膜で被覆したプ
リズム斜辺の紫外光照射面に接近させ、ファイバを通過
した光のうち、フィルターを用いて照射光および供与体
からの発光をカットし高感度蛍光光度計で発光スペクト
ルを測定したところ、主として第二の受容体からの発光
スペクトルが観察された。ついで、ファイバを通過した
光のうちフィルターを用いて照射光、供与体および第一
の受容体からの発光をカットし第二の受容体からの発光
のみを測光したところ、表面から５ｎｍから１５ｎｍの
範囲で光電流が急激に減少した。
【００１９】（測定例３）測定例１の実験において、プ
リズムを通した全反射条件下での光照射の代わりに、分
波器を用いて照射光を光ファイバを通してプリズム斜辺
の試料表面に当て、エネルギー移動によって生じた受容
体からの発光を光ファイバを通し、分波器を用いて照射
光と分けて検出したところ、測定例１と同様な光強度の
距離依存性を得た。
リズムを通した全反射条件下での光照射の代わりに、分
波器を用いて照射光を光ファイバを通してプリズム斜辺
の試料表面に当て、エネルギー移動によって生じた受容
体からの発光を光ファイバを通し、分波器を用いて照射
光と分けて検出したところ、測定例１と同様な光強度の
距離依存性を得た。
【００２０】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように試料表
面からの距離の増加にともなって、エバネッセント光の
振幅の指数関数的減衰よりは遥かに急峻に減衰する物理
現象であるエネルギー移動を用いるため、従来の光走査
顕微鏡より分解能を高める効果がある。
面からの距離の増加にともなって、エバネッセント光の
振幅の指数関数的減衰よりは遥かに急峻に減衰する物理
現象であるエネルギー移動を用いるため、従来の光走査
顕微鏡より分解能を高める効果がある。
【００２１】また、全反射させて発生するエバネッセン
ト光による入射方法以外に、光ファイバの先端と試料と
の間隙に光を入射することによっても同様のエネルギー
移動現象を活用できることから、装置の簡易化や試料調
整をより容易にする効果がある。
ト光による入射方法以外に、光ファイバの先端と試料と
の間隙に光を入射することによっても同様のエネルギー
移動現象を活用できることから、装置の簡易化や試料調
整をより容易にする効果がある。
【００２２】さらには、光ファイバの先端にエネルギー
供与体を用い、光ファイバ側からの入射も可能であるこ
とから、試料側のエネルギー受容体の空間分布を容易に
検索できる効果もある。
供与体を用い、光ファイバ側からの入射も可能であるこ
とから、試料側のエネルギー受容体の空間分布を容易に
検索できる効果もある。
【図１】本発明によるエネルギー供与体とエネルギー受
容体を用いた微細表面観察装置の原理図である。
容体を用いた微細表面観察装置の原理図である。
【図２】従来の光走査型トンネル顕微鏡の説明図であ
る。
る。
１ プリズム ２ 試料 ３ 光ファイバコア部 ４ 光ファイバクラッド部 ５ 光遮蔽膜 ６ エネルギー受容体 ７ エネルギー供与体 ８ 光ファイバ ９ ＸＹ軸移動機構 １０ ＸＹ軸制御機構 １１ Ｚ軸移動機構 １２ Ｚ軸制御機構 １３ 光源 １４ 光学系 １５ 光検出系 １６ コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 宏 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイ コー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−102302（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−278014（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−72480（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99641（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100168（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288993（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288994（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288995（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−505653（ＪＰ，Ａ) 米国特許5105305（ＵＳ，Ａ) Ｋ．Ｌｉｅｂｅｒｍａｎ，Ｓ．Ｈａｒ ｕｓｈ，Ａ．Ｌｅｗｉｓ，Ｒ．Ｋｏｐｅ ｌｍａｎ，Ａ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃ ｅ Ｓｍａｌｌｅｒ Ｔｈａｎ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔ ｈ，ＳＣＩＥＮＣＥ，米国，1990年１月 ５日，Ｖｏｌ．247，ｐｐ．59−61 Ｅｒｉｃ Ｂｅｔｚｉｇ，Ｊａｙ Ｋ．Ｔｒａｕｔｍａｎ，Ｎｅａｒ−Ｆｉ ｅｌｄ Ｏｐｔｉｃｓ：Ｍｉｃｒｏｓｃ ｏｐｙ，Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａ ｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｉｆｉｃ ａｔｉｏｎ Ｂｅｙｏｎｄ ｔｈｅ Ｄ ｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ，Ｓ ＣＩＥＮＣＥ，米国，1992年７月10日, Ｖｏｌ．257，ｐｐ．189−195 Ａａｒｏｎ Ｌｅｗｉｓ，Ｋｌｏｎｙ Ｌｉｅｂｅｒｍａｎ，Ｎｅａｒ−ｆｉ ｅｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎ ｇ ｗｉｔｈ ａ ｎｏｎ−ｅｖａｎｅ ｓｃｅｎｔｌｙ ｅｘｃｉｔｅｄ ｈｉ ｇｈ−ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｌｉｇｈ ｔ ｓｏｕｒｃｅ，ＮＡＴＵＲＥ，1991 年11月21日，Ｖｏｌ．354，ｐｐ．214− 216 Ｕ．Ｃｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｈ．Ｐ. Ｚｉｎｇｓｈｅｉｍ，Ｓｕｂｍｉｃｒｏ ｓｃｏｐｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｎａ ｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒ ａｎｓｆｅｒ，ＡＰＰＬ．Ｐｈｙｓ．Ｌ ｅｔｔ．，1982年２月１日，Ｖｏｌ. 40，Ｎｏ．３，ｐｐ．195−197 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 G01B 9/00 G01N 21/00 G02B 21/00
Claims (3)
- 【請求項１】 （ａ）測定すべきその表面がエネルギー
供与体で被覆された試料と、その試料を保持する透明な
基板もしくはプリズムと、 （ｂ）前記基板もしくはプリズム上面の試料もしくは前
記基板もしくはプリズム上面に、ある特定の光を全反射
する角度で入射させるための光源および光学系と、 （ｃ）微小な開口部を有し、その先端部がエネルギー受
容体で被覆された光ファイバおよび光ファイバを透過し
た入射光と前記エネルギー受容体からの発光を分光検出
する光検出系と、 （ｄ）前記基板上もしくはプリズム上の試料と前記光フ
ァイバ先端部とが垂直に接近するためのＺ軸移動機構
と、 （ｅ）試料表面を光ファイバ先端部が二次元走査するこ
とができるためのＸＹ軸移動機構およびＸＹ軸制御機構
と、 （ｆ）前記試料と光ファイバ先端部との距離を所定に保
つ信号を検出し、検出した信号が一定になるようにＺ軸
移動機構を制御するＺ軸制御機構とにより構成され、 試料表面と光ファイバ先端部との距離を所定に保った状
態で、試料表面をＸＹ走査し、前記エネルギー受容体か
らの発光強度を読みとることを特徴とした微細表面観察
装置。 - 【請求項２】 （ａ）測定すべきその表面がエネルギー
供与体で被覆された試料と、その試料を保持する透明な
基板もしくはプリズムと、 （ｂ）微小な開口部を有し、その先端部は層構造に形成
されたエネルギー受容体で被覆された光ファイバおよび
光ファイバを透過した入射光と前記エネルギー受容体か
らの発光を分光検出する光学系と、 （ｃ）前記基板もしくはプリズム上面の試料に、光ファ
イバの先端部もしくは光ファイバの先端と試料表面との
間の空間を通して光を入射できるようにした光源及び光
学系と、 （ｄ）前記基板上もしくはプリズム上の試料と前記光フ
ァイバ先端部とが垂直に接近するためのＺ軸移動機構
と、 （ｅ）試料表面を光ファイバ先端部が二次元走査するこ
とができるためのＸＹ軸移動機構およびＸＹ軸制御機構
と、 （ｆ）前記試料と光ファイバ先端部との距離を所定に保
つ信号を検出し、検出した信号が一定になるようにＺ軸
移動機構を制御するＺ軸制御機構とにより構成され、 試料表面と光ファイバ先端部との距離を所定に保った状
態で、試料表面をＸＹ走査し、前記エネルギー受容体か
らの発光強度を読みとることを特徴とした微細表面観察
装置。 - 【請求項３】 前記エネルギー受容体は、２種以上のエ
ネルギー受容体が層構造をなすように被覆されているこ
とを特徴とした請求項２記載の微細表面観察装置。
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| Ａａｒｏｎ Ｌｅｗｉｓ，Ｋｌｏｎｙ Ｌｉｅｂｅｒｍａｎ，Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ ｎｏｎ−ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔｌｙ ｅｘｃｉｔｅｄ ｈｉｇｈ−ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ，ＮＡＴＵＲＥ，１９９１年１１月２１日，Ｖｏｌ．３５４，ｐｐ．２１４−２１６ |
| Ｅｒｉｃ Ｂｅｔｚｉｇ，Ｊａｙ Ｋ．Ｔｒａｕｔｍａｎ，Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃｓ：Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｂｅｙｏｎｄ ｔｈｅ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ，ＳＣＩＥＮＣＥ，米国，１９９２年７月１０日，Ｖｏｌ．２５７，ｐｐ．１８９−１９５ |
| Ｋ．Ｌｉｅｂｅｒｍａｎ，Ｓ．Ｈａｒｕｓｈ，Ａ．Ｌｅｗｉｓ，Ｒ．Ｋｏｐｅｌｍａｎ，Ａ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｍａｌｌｅｒ Ｔｈａｎ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ，ＳＣＩＥＮＣＥ，米国，１９９０年１月５日，Ｖｏｌ．２４７，ｐｐ．５９−６１ |
| Ｕ．Ｃｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｈ．Ｐ．Ｚｉｎｇｓｈｅｉｍ，Ｓｕｂｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｉｎａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ｖｉｓｉｂｌｅ ｌｉｇｈｔ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ，ＡＰＰＬ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９８２年２月１日，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３，ｐｐ．１９５−１９７ |
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