JP3406853B2 - 走査形プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査形プローブ顕微鏡Info
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Description
や摩擦力顕微鏡などの走査形プローブ顕微鏡に関する。
試料間に働く力による影響はカンチレバーの機械的変位
としてあらわれ、その変位は一般的に光てこ方式で測定
される。この光てこ方式では、フォーカスしたレーザー
光がカンチレバーの背面に当てられ、反射した光はたと
えば4分割のフォトダイオードで検出されてカンチレバ
ーの変位が測定される。
いていない時には、カンチレバーで反射したレーザー光
をフォトダイオードの適正位置、すなわち中心に入射さ
せることが大事である。このような調整はオペレータに
よって行われ、オペレータは、フォトダイオードを直接
見ながらその中心にレーザー光が入射するようにフォト
ダイオードの位置を調整している。
トダイオードの大きさは小さく、その中心にレーザー光
を入射させる調整は非常に困難である。
ので、その目的は、フォトダイオードへの光の入射位置
の調整を容易に行うことができる走査形プローブ顕微鏡
を提供することにある。
発明の走査形プローブ顕微鏡は、光源からの光をカンチ
レバーの背面に照射し、カンチレバーで反射した光を光
検出器で検出してカンチレバーの変位を測定するように
した走査形プローブ顕微鏡において、前記光検出器の受
光部の図を表示装置に表示させると共に、前記受光部の
出力に基づいて受光部への光の入射位置を求めて、その
入射位置を示すマーカーを前記受光部の図に重畳させて
表示させるようにしたことを特徴とする。
施の形態について説明する。
力顕微鏡の概略図である。
は、X,YおよびZ方向に移動可能な試料移動手段2の
上に置かれている。この試料1に対向してカンチレバー
3が配置されており、カンチレバー3の先端には探針4
が固定されている。
は前記カンチレバー3の背面に当たり、カンチレバー3
の背面で反射したレーザー光は光検出器6の受光部で検
出される。図中7は、その受光部である4分割フォトダ
イオードであり、フォトダイオード7は4つの受光素子
7a〜7dで構成されている。受光素子7a〜7dの出
力信号a〜dは、それぞれ増幅器で増幅されてからAD
変換された後、光入射位置算出手段8と光強度算出手段
9に送られる。この光入射位置算出手段8の出力信号と
光強度算出手段9の出力信号は表示制御手段10に送ら
れ、表示制御手段10は送られてくる信号に基づいて表
示装置11を制御する。
整手段12は、光源5の発光量を調整したり、光源5を
移動させたり傾斜させるためのものである。また、13
は光検出器調整手段であり、光検出器調整手段13は、
前記フォトダイオード7を移動させるためのものであ
る。
イオード7へのレーザー光の入射位置調整について説明
する。
試料1間に力が働かないように、試料1はカンチレバー
3から遠ざけられる。この状態で、カンチレバー3にレ
ーザー光が当てられ、カンチレバー3の背面で反射した
レーザー光は、フォトダイオード7の各受光素子7a〜
7dで検出される。受光素子7a〜7dは、検出した光
信号を電気信号に変換して、信号a〜dをそれぞれ出力
する。これらの出力信号a〜dは、増幅器とAD変換器
を介して光入射位置算出手段8と光強度算出手段9に送
られる。
信号が送られてくると、受光素子ごとの信号強度の割合
から、フォトダイオード7への入射光の中心位置を算出
する。この入射光の中心位置をあらわす信号は、前記表
示制御手段10に送られる。
子から送られてくる信号を加算して、フォトダイオード
7への入射光の強度を算出する。この入射光の強度をあ
らわす信号は前記表示制御手段10に送られる。
表示制御手段10の制御により、前記4分割フォトダイ
オード7の受光面の拡大図が表示されている。そして、
表示制御手段10は、光入射位置算出手段8から上述し
たフォトダイオード7への入射光の中心位置をあらわす
信号が送られてくると、その中心位置に対応する前記受
光面図上の位置に、その位置を中心とする円形のマーカ
ーを受光面図に重畳させて表示する。
イオード7へのレーザー光の入射位置を知ることがで
き、オペレータは、マーカーの中心が受光面図の中心に
来るように前記光検出器調整手段13を調整する。この
調整は非常に簡単で、かつ正確にレーザー光をフォトダ
イオードの中心に入射させることができる。
段9から送られてくる入射光の強度をあらわす信号に基
づき、入射光の強度が適正であれば前記マーカーをたと
えば緑色に、また入射光の強度が高ければマーカーをた
とえば赤色に、また入射光の強度が低ければマーカーを
たとえば黄色に色分けして識別表示する。図1では、円
形のマーカーの内側に斜線が入っているが、実際には、
この斜線部分には入射光の強度に対応した色が付けられ
る。
フォトダイオード7へのレーザー光の強度が適正である
かどうかを知ることができ、オペレータは、マーカーの
色を見ながら前記光源調整手段12を調整する。
射光の強度は高く、このような場合には光源5の寿命は
短くなる。また、入射光の強度が低すぎるとS/Nが下
がって力測定の精度が下がる。これらの問題を発生させ
ないために、上述した光源調整が行われる。
が、上述したマーカーを同心円としたり、マーカーの中
心に+表示を行ったり、マーカーの中心の輝度を他より
上げたりすると、マーカーの中心がわかりやすくなる。
あったが、その形は正方形などでも良い。
らわすようにしたが、入射光の強度に応じて前記円形マ
ーカーの径を変えて表示させ、その径が所定の大きさに
なるように前記光源調整手段を調整するようにしても良
い。このとき、図2に示すように、前記受光面図の中心
に、最適強度をあらわすマーカーを表示させておけば、
その調整は容易になる。
カンチレバーにより力を検出する摩擦力顕微鏡などにも
適用可能である。
の概略図である。
ある。
探針、5…光源、6…光検出器、7…フォトダイオー
ド、7a,7b,7c,7d…受光素子、8…光入射位
算出手段、9…光強度算出手段、10…表示制御手段、
11…表示装置、12…光源調整手段、13…光検出器
調整手段
Claims (3)
- 【請求項1】 光源からの光をカンチレバーの背面に照
射し、カンチレバーで反射した光を光検出器で検出して
カンチレバーの変位を測定するようにした走査形プロー
ブ顕微鏡において、前記光検出器の受光部の図を表示装
置に表示させると共に、前記受光部の出力に基づいて受
光部への光の入射位置を求めて、その入射位置を示すマ
ーカーを前記受光部の図に重畳させて表示させるように
したことを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。 - 【請求項2】 前記受光部の出力強度に応じて、前記マ
ーカーの色を変化させて表示することを特徴とする請求
項1記載の走査形プローブ顕微鏡。 - 【請求項3】 前記マーカーの形状を円形とし、その円
の径を前記受光部の出力強度に応じて変えることを特徴
とする請求項1または2に記載の走査形プローブ顕微
鏡。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32498098A JP3406853B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 走査形プローブ顕微鏡 |
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Family Applications (1)
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Country Status (2)
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