JP3967918B2 - Near-field optical microscope probe - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は近接場光学顕微鏡用プローブ、特にバックグラウンドの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近接場光学顕微鏡は、光の回折限界を越えた極微小領域における観察が可能な光学顕微鏡として様々な分野で使用されている。
図1には近接場光学顕微鏡の概略が示されている。この近接場光学顕微鏡10において、光源12からの入射光14は、ガラスファイバ16の先端部18を先鋭状に加工して作製したプローブへ導光される。このとき先端部18に形成された先鋭状部位の突端に設けられた、光波長以下の口径の微小開口から、エバネッセント光と呼ばれる表面波20が、該開口近傍にしみだした状態で発生する。この表面波20は先端部18付近の表面から光波長以内の距離の領域に局在している。
【0003】
測定対象の微小試料は、あらかじめ平坦な基板22の上に配置されている。そして、プローブ先端部と試料表面を徐々に近づけてゆき、プローブ先端部表面に生じているエバネッセント光20の場と試料表面が接触すると、エバネッセント光20は散乱する。その散乱光24の一部はプローブ先端部に形成された前記微小開口からプローブ内に進入し、ファイバ内を通過した後ビームスプリッタ26を経由して分光器或いはフィルタ28を通過し、検出器30に導光されて検出され、コンピュータ36でデータ処理される。
【0004】
そして、ステージコントローラ34によりステージ32を移動し、検出器30で検出される散乱光24の強度が一定となるようにプローブ先端部と試料表面間の上下方向の距離を制御しつつ、試料の被測定面を走査することで試料表面の凹凸情報を把握し、一方でエバネッセント光20により励起された試料の蛍光スペクトルや、ラマンスペクトル等を測定することで、試料中の微小部位における成分解析が行われる。
【0005】
近接場光学顕微鏡には幾つかの測定モードがあるが、以上説明したような、プローブ内を経由して先端部まで導光した入射光をエバネッセント光の場として試料に照射し(イルミネーション)、試料の情報を有する散乱光を再び該先端部の微小開口からプローブ内を導光して検出する(コレクション)測定モードはイルミネーション−コレクションモードと呼ばれ、分解能等に優れた代表的な測定モードの一つである。
【0006】
この他の測定モードとして、プローブ内を経由して先端部まで導光した入射光をエバネッセント光の場として試料に照射し、散乱光をレンズ等を介して検出器へ導き検出するイルミネーションモードによる測定も行われている。
【0007】
また、基板22に対してその下側から全反射条件で光照射を行う等の方法であらかじめ試料の被測定面にエバネッセント光の場を形成し、プローブ先端部をそこに接触させることで生じた試料の情報を有する散乱光をプローブ先端部に形成された微小開口からプローブ内へ導光して検出するコレクションモードによる測定も行われている。
【0008】
この近接場光学顕微鏡用プローブの材料としては、汎用の市販ガラスファイバを使用するのが一般的であり、その先端部を加工したものが用いられている。ファイバ先端部は、例えば先鋭形状にエッチングした後、該先鋭部位を金属等で被覆して遮光性マスクを形成し、さらに該先鋭部位の突端のみ被覆を取り除き微小光学開口を設ける等の方法で加工される。
【0009】
そして、市販のガラスファイバは、ファイバの曲げ等に対する強度を補強するために、例えばUV硬化型樹脂やナイロン等で保護被覆がなされた形で供給されている。すなわち、図2に示すファイバの軸方向断面図に示したように、ガラスファイバ40のクラッド層44外面側に隣接して、保護被覆46がなされている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
近接場光学顕微鏡では、バックグラウンドを改善することが一つの課題であった。すなわち、例えば図3に示したイルミネーション−コレクションモードでのバックグラウンド測定に現れているような、測定波長に依存した大きなバックグラウンドが存在する場合がある。そして試料を配置して測定したスペクトルから、この大きなバックグラウンドを差し引いて真のスペクトルを得なければならず、良好な精度を得るという点で障害となっていた。
【0011】
このバックグラウンドの主要因としては、クラッド層を通り検出器に導入される、クラッド光成分の寄与が考えられる。すなわち、コア層から漏れた入射光により保護被覆やクラッド層で生じた蛍光などの発光や、或いはクラッド層へ混入した外部光が、クラッド層内に残留したまま検出器へ到達し、これらがバックグラウンド成分として検出されると考えられる。クラッド層を通ってきた光成分とコア層を通ってきた光成分は検出器に導入される前に分離することができないので、バックグラウンド成分は信号成分と共に検出器に導入され、検出されてしまう。
【0012】
特に、入射光として紫外線を使用して試料を励起し、可視光領域の蛍光を検出するような場合、コア層から漏れた紫外光により前記保護被覆層やクラッド層も可視光領域の蛍光を発するので、これがバックグラウンドに大きく寄与していると考えられる。
【0013】
光通信の分野では、例えばシングルモードファイバにおいて、シングルモード以外のノイズ源となるクラッド光等を除去する方法として、小さい曲率でファイバを曲げ、シングルモード以外の成分を散乱、除去する方法や、或いは数km程度の長いファイバを伝送させ、伝送効率の悪い他成分を除去する方法がある。
しかしながら、これらの方法を近接場光学顕微鏡用プローブに適用することは困難であり、さらに前述したバックグラウンドの要因に対して解決策を与えるものではない。
【0014】
また、ガラスファイバを近接場光学顕微鏡用プローブとして使用する場合には、図2の市販ファイバのように被覆を施して強度を付与することが必ずしも必要ではないため、例えばファイバを有機溶剤に浸漬してUV硬化型樹脂やナイロン等の保護被覆層46を剥ぐことで、コア層から漏れた入射光などによる保護被覆層46の発光に起因するバックグラウンドを低減することができる。
しかしながら、この方法ではクラッド層に起因する発光や、クラッド層に混入した迷光に基づくバックグラウンドを低減することができない。
【0015】
本発明は前記従来技術に鑑みなされたものであり、その目的はバックグラウンドを低減した近接場光学顕微鏡用プローブを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の近接場光学顕微鏡用プローブは、ガラスファイバを用いた近接場光学顕微鏡用プローブにおいて、
ガラスファイバのクラッド層外面側に隣接し、該クラッド層の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する散乱層を備え
前記散乱層は前記ガラスファイバの少なくとも入射光導入側端部に形成され、入射光が該散乱層の形成された入射光導入側端部から該ガラスファイバ内に入れられ、該ガラスファイバ内を経由してその試料側端部まで導光した入射光をエバネッセント光の場として試料に照射することを特徴とする。
【0017】
また、前記プローブをイルミネーション−コレクションモードで用いる場合、前記散乱層は、前記ガラスファイバの入射光導入側端部に形成されることが好適である。
また、前記プローブをコレクションモードで用いる場合、前記散乱層は、前記ガラスファイバの入射光導入側端部に形成されることが好適である。
また、前記プローブにおいて、前記散乱層は、前記ガラスファイバの全長に渡り形成されていることも好適である。
また、前記プローブにおいて、前記散乱層の外側に細管状保護層を備えることが好適である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図4には、本発明の1実施形態にかかるプローブの軸方向断面図が示されている。同図に示すプローブ140は、コア層142及びクラッド層144からなるガラスファイバ146と、クラッド層144外面側に隣接する散乱層150から構成されている。
なお、散乱層150はクラッド層144とほぼ同じ屈折率を有している。
【0019】
本発明ではこのように散乱層150を設けたことで、従来に比してバックグラウンドが顕著に低減される。この効果は次の理由により得られるものと考えられる。すなわち、クラッド層144の屈折率nと、散乱層の屈折率nをほぼ同じにすることとしたので、コアから漏れた入射光により前述した保護被覆層やクラッド層で生じた発光や、或いはクラッド層へ混入した外部光によるバックグラウンド成分160は、クラッド層144と散乱層150の界面で反射せずに屈折して散乱層150側へ出て行きやすくなる。
【0020】
これに対し、例えば従来のように市販のファイバを用いた場合では、保護被覆層の屈折率(約1.4)がファイバのクラッド層の屈折率(約1.5)と比べて小さく、クラッド層と保護被覆層との界面では反射が起こりやすい。したがって、バックグラウンド成分は、クラッド層と保護被覆層との界面及び、クラッド層とコア層との界面で反射を繰り返し、クラッド層内に残留しながら伝播して検出器に達するものと考えられる。
【0021】
ここで、クラッド層144の屈折率nと、散乱層150の屈折率nは、場合によるがn/nが概ね0.9〜1.1、より好ましくは0.95〜1.05の範囲であれば、従来に比してバックグラウンド低減効果が発揮され、特に散乱層の屈折率nがクラッド層の屈折率nより高いことがクラッド光の屈折角などの点で好ましい。
【0022】
また、散乱層150の構成としては、例えば光学用接着剤などの樹脂(発光成分を含まないものが好ましい)、プラスチック、ガラス、水ガラス、グリセリン、石英、シリコン、ZnSe、ダイヤモンド等に例示される、可塑性の固体或いは粘性の高い液体をクラッド層表面に付着させる態様が挙げられる。固体の場合は、常温で可塑性がないものでも高温時に可塑性を示すものであれば、加熱して流動性が上がった状態でクラッド層表面に付着させ、冷却することで散乱層を形成できる。
【0023】
その他、場合によってはArガス等の気体をクラッド層表面にさらすことで散乱層としてもよい。この場合、例えば図1の試料室38に散乱層用の気体を充填、或いはフローで供給するか、或いはあらかじめクラッド層外側にガス密封層を設けることで気体散乱層を形成することができる。
また、液体を散乱層として該液体中にガラスファイバを浸漬することでクラッド層表面に隣接させてもよい。
【0024】
散乱層は、ガラスファイバの断面円周上が隙間なく被覆される態様が最も好ましいが、特に限定はされない。
【0025】
また、石英以外の添加成分などによりクラッド層の組成を調整することで、クラッド層の屈折率を下げて、散乱層との屈折率の調整をはかることも可能である。
次に、本発明のプローブを、近接場光学顕微鏡の各測定モードに使用した場合の態様を例示する。
【0026】
イルミネーション−コレクションモードまたはコレクションモード
図5には、本発明のプローブをイルミネーション−コレクションモードまたはコレクションモードに用いた場合の概略図が示されている。同図(A)に示すように、本発明の必須要件である散乱層150は、ガラスファイバの入射光導入側端部170に形成されている。
【0027】
この場合、同図(B)に示すように、ガラスファイバの試料側端部から蓄積された、バックグラウンド要因のクラッド光160は、端部170において形成された散乱層150側に出て行き、クラッド光を減じた後に検出器へ導入されるので、バックグラウンドが大幅に低減される。
このように、例えば市販のガラスファイバの保護被覆層を端部のみ剥いだ後、そこに散乱層を形成するような、比較的簡易な作業でバックグラウンド低減が達成される。
【0028】
イルミネーションモード
図6には、本発明のプローブをイルミネーションモードに用いた場合の概略図が示されている。同図(A)に示すように、本発明の必須要件である散乱層150は、ガラスファイバの試料側端部172に形成されている。
【0029】
この場合、同図(B)に示すように、ガラスファイバの入射光導入側端部170から蓄積された、バックグラウンド要因のクラッド光160は、端部172において形成された散乱層150側に出て行き、クラッド光を減じた後にプローブ先端部からの照射がなされることとなり、バックグラウンドが大幅に低減される。
【0030】
この場合、散乱層150の設置場所としては、例えばプローブ先端部−試料表面間の距離把握をプローブ振動の周波数測定により行う場合には加振器接続部の前後いずれ側でも構わず、適宜選択される。
【0031】
以上の他、散乱層をガラスファイバの全長に渡り形成する態様としてもよい。また、プローブの曲げに対する強度を補強する必要がある場合には、図7に示したような細管状の保護層180を散乱層150の外側に備えることが好適である。該保護層180としては、例えば金属細管、樹脂細管等が用いられる。
【0032】
【実施例】
本発明のプローブ及び従来のプローブを用い、イルミネーション−コレクションモードでバックグラウンドを測定した。なお、本発明のプローブとして、ガラスファイバの入射光導入側端部の5mmの部分において、ガラスファイバのクラッド層(屈折率1.5)外面側にグリセリン(屈折率1.52)を散乱層として隣接形成させたプローブを、また比較例としてガラスファイバのクラッド層外面側にUV硬化樹脂(屈折率1.4)が保護被覆層として隣接している市販のプローブをそれぞれ近接場光学顕微鏡に取り付けて測定した。その結果を図8A、Bに示す。
【0033】
図8A、Bより明らかなように、本発明のプローブを用いた場合には、バックグラウンドが顕著に低減されていることがわかる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の近接場光学顕微鏡用プローブによれば、ガラスファイバのクラッド層外面側に隣接して該クラッド層の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する散乱層を備えることとしたので、バックグラウンドが顕著に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】近接場光学顕微鏡の概略説明図である。
【図2】市販のガラスファイバの軸方向断面図である。
【図3】従来のプローブを用いてイルミネーション−コレクションモードで測定したバックグラウンドである。
【図4】本発明のプローブの概略説明図である。
【図5】本発明のプローブの1実施態様にかかる概略説明図である。
【図6】本発明のプローブの1実施態様にかかる概略説明図である。
【図7】細管状保護層を備えた本発明のプローブの概略説明図である。
【図8】本発明及び従来のプローブを用いて測定したバックグラウンドである。
【符号の説明】
10:近接場光学顕微鏡、12:光源、14:入射光、16:ガラスファイバ、18:先端部、20:エバネッセント光、22:基板、24:散乱光、26:ビームスプリッタ、28:分光器或いはフィルタ、30:検出器、32:ステージ、34:ステージコントローラ、36:コンピュータ、38:試料室、40:ガラスファイバ、44:クラッド層、46:保護被覆層、140:プローブ、142:コア層、144:クラッド層、146:ガラスファイバ、150:散乱層、160:クラッド光、170:入射光導入側端部、172:試料側端部、180:細管状保護層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe for a near-field optical microscope, and particularly to an improvement in background.
[0002]
[Prior art]
Near-field optical microscopes are used in various fields as optical microscopes capable of observing in a very small region exceeding the diffraction limit of light.
FIG. 1 schematically shows a near-field optical microscope. In the near-field optical microscope 10, incident light 14 from the light source 12 is guided to a probe manufactured by processing the tip 18 of the glass fiber 16 into a sharp shape. At this time, a surface wave 20 called evanescent light is generated in the vicinity of the opening from a minute opening having a diameter equal to or smaller than the light wavelength provided at the tip of the sharp part formed in the tip portion 18. This surface wave 20 is localized in a region within the distance of the light wavelength from the surface near the tip 18.
[0003]
The micro sample to be measured is arranged on the flat substrate 22 in advance. Then, the probe tip and the sample surface are gradually brought closer together, and when the field of the evanescent light 20 generated on the probe tip surface comes into contact with the sample surface, the evanescent light 20 is scattered. A part of the scattered light 24 enters the probe from the minute opening formed at the tip of the probe, passes through the fiber, passes through the beam splitter 26, passes through the spectrometer or filter 28, and is detected by the detector 30. Are guided and detected and processed by the computer 36.
[0004]
Then, the stage controller 34 moves the stage 32 and controls the distance in the vertical direction between the probe tip and the sample surface so that the intensity of the scattered light 24 detected by the detector 30 is constant. By scanning the measurement surface, the unevenness information on the surface of the sample is grasped, and on the other hand, by analyzing the fluorescence spectrum, Raman spectrum, etc. of the sample excited by the evanescent light 20, component analysis at a minute part in the sample is performed. Is called.
[0005]
The near-field optical microscope has several measurement modes. As described above, the sample is irradiated with the incident light guided through the probe to the tip as an evanescent light field (illumination). The (collection) measurement mode in which the scattered light having the above information is again guided through the probe through the microscopic aperture at the tip and detected (collection) is called an illumination-collection mode, and is one of typical measurement modes excellent in resolution and the like. One.
[0006]
As another measurement mode, measurement is performed in an illumination mode in which the sample is irradiated with incident light guided to the tip through the probe as an evanescent light field, and the scattered light is guided to the detector via a lens or the like. Has also been done.
[0007]
Further, it is generated by forming a field of evanescent light in advance on the surface to be measured of the sample by a method such as irradiating light on the substrate 22 from below with a total reflection condition, and bringing the probe tip into contact therewith. Measurement in a collection mode is also performed in which scattered light having sample information is guided and detected from a microscopic aperture formed at the tip of the probe into the probe.
[0008]
As a material for the probe for the near-field optical microscope, a general-purpose commercially available glass fiber is generally used, and a material obtained by processing its tip is used. For example, after the fiber tip is etched into a sharp shape, the sharp portion is covered with a metal or the like to form a light-shielding mask, and only the tip of the sharp portion is removed to provide a micro-optical aperture. Is done.
[0009]
Commercially available glass fibers are supplied in a form in which a protective coating is made with, for example, a UV curable resin or nylon in order to reinforce the strength against bending of the fibers. That is, as shown in the axial sectional view of the fiber shown in FIG. 2, the protective coating 46 is formed adjacent to the outer surface side of the cladding layer 44 of the glass fiber 40.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the near-field optical microscope, improving the background has been one problem. That is, there may be a large background depending on the measurement wavelength as shown in the background measurement in the illumination-collection mode shown in FIG. Then, a true spectrum must be obtained by subtracting this large background from the spectrum measured by placing the sample, which is an obstacle in obtaining good accuracy.
[0011]
As a main factor of this background, the contribution of the clad light component introduced into the detector through the clad layer can be considered. In other words, light emitted from the protective coating or the clad layer due to incident light leaking from the core layer, or external light mixed in the clad layer reaches the detector while remaining in the clad layer, and these are back. It is thought that it is detected as a ground component. Since the light component that has passed through the cladding layer and the light component that has passed through the core layer cannot be separated before being introduced into the detector, the background component is introduced into the detector together with the signal component and detected. .
[0012]
In particular, when the sample is excited using ultraviolet light as incident light and fluorescence in the visible light region is detected, the protective coating layer and the cladding layer also emit fluorescence in the visible light region due to ultraviolet light leaking from the core layer. Therefore, it is considered that this greatly contributes to the background.
[0013]
In the field of optical communication, for example, in a single mode fiber, as a method of removing cladding light or the like that becomes a noise source other than the single mode, a method of bending the fiber with a small curvature and scattering and removing components other than the single mode, or There is a method of transmitting a long fiber of about several kilometers and removing other components having poor transmission efficiency.
However, it is difficult to apply these methods to a probe for a near-field optical microscope, and no solution is provided for the background factors described above.
[0014]
In addition, when a glass fiber is used as a probe for a near-field optical microscope, it is not always necessary to provide strength by applying a coating as in the case of the commercially available fiber in FIG. 2, so that, for example, the fiber is immersed in an organic solvent. By peeling off the protective coating layer 46 such as UV curable resin or nylon, the background due to light emission of the protective coating layer 46 due to incident light leaked from the core layer can be reduced.
However, this method cannot reduce the light emission caused by the cladding layer and the background based on stray light mixed in the cladding layer.
[0015]
The present invention has been made in view of the above prior art, and an object thereof is to provide a probe for a near-field optical microscope having a reduced background.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the near-field optical microscope probe of the present invention is a near-field optical microscope probe using a glass fiber,
Adjacent to the outer surface side of the cladding layer of the glass fiber, comprising a scattering layer having a refractive index substantially the same as the refractive index of the cladding layer ,
The scattering layer is formed at least at the incident light introduction side end of the glass fiber, and incident light is introduced into the glass fiber from the incident light introduction side end where the scattering layer is formed, and passes through the glass fiber. Then, the sample is irradiated with incident light guided to the end portion on the sample side as a field of evanescent light .
[0017]
Further, the probe illumination - when used in the collection mode, the scattering layer is preferably formed on the incident light introduction side end portion of the glass fiber.
Further, when the probe is used in the collection mode, it is preferable that the scattering layer is formed at an incident light introduction side end of the glass fiber.
Further, in the probe, the scattering layer, it is also preferable that formed over the entire length of the glass fiber.
In the probe, it is preferable that a thin tubular protective layer is provided outside the scattering layer.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 shows an axial sectional view of a probe according to one embodiment of the present invention. The probe 140 shown in the figure includes a glass fiber 146 composed of a core layer 142 and a cladding layer 144, and a scattering layer 150 adjacent to the outer surface side of the cladding layer 144.
Note that the scattering layer 150 has substantially the same refractive index as that of the cladding layer 144.
[0019]
In the present invention, by providing the scattering layer 150 in this way, the background is remarkably reduced as compared with the conventional case. This effect is considered to be obtained for the following reason. That is, the refractive index n 1 of the clad layer 144, so it was decided to almost the same refractive index n 2 of the scattering layer, the light emitting and generated in the protective coating layer and a cladding layer described above by the incident light leaking from the core, Alternatively, the background component 160 due to the external light mixed in the cladding layer is refracted without being reflected at the interface between the cladding layer 144 and the scattering layer 150 and easily exits to the scattering layer 150 side.
[0020]
On the other hand, for example, when a commercially available fiber is used as in the prior art, the refractive index (about 1.4) of the protective coating layer is smaller than the refractive index (about 1.5) of the cladding layer of the fiber. Reflection is likely to occur at the interface between the layer and the protective coating layer. Therefore, it is considered that the background component repeats reflection at the interface between the cladding layer and the protective coating layer and the interface between the cladding layer and the core layer, propagates while remaining in the cladding layer, and reaches the detector.
[0021]
Here, the refractive index n 1 of the clad layer 144, the refractive index n 2 of the scattering layer 150, depending on if n 1 / n 2 is approximately 0.9 to 1.1, more preferably 0.95. In the range of 05, the background reduction effect is exhibited as compared with the conventional case, and in particular, the refractive index n 2 of the scattering layer is preferably higher than the refractive index n 1 of the cladding layer in view of the refractive angle of the cladding light. .
[0022]
Examples of the structure of the scattering layer 150 include resins such as optical adhesives (preferably those that do not contain a light emitting component), plastics, glass, water glass, glycerin, quartz, silicon, ZnSe, diamond, and the like. A mode in which a plastic solid or a highly viscous liquid is attached to the surface of the clad layer can be mentioned. In the case of a solid, even if it does not have plasticity at room temperature but exhibits plasticity at high temperature, it can be heated and attached to the surface of the clad layer in a state of increasing fluidity, and then the scattering layer can be formed by cooling.
[0023]
In addition, in some cases, the scattering layer may be formed by exposing a gas such as Ar gas to the surface of the cladding layer. In this case, for example, the gas scattering layer can be formed by filling the sample chamber 38 of FIG. 1 with a gas for the scattering layer or supplying the gas in a flow, or by previously providing a gas sealing layer outside the cladding layer.
Moreover, you may make it adjoin to the clad layer surface by immersing a glass fiber in this liquid as a scattering layer.
[0024]
The scattering layer is most preferably coated on the circumference of the glass fiber without a gap, but is not particularly limited.
[0025]
It is also possible to adjust the refractive index of the scattering layer by adjusting the composition of the cladding layer with an additive component other than quartz, etc., thereby reducing the refractive index of the cladding layer.
Next, the mode at the time of using the probe of this invention for each measurement mode of a near field optical microscope is illustrated.
[0026]
Illumination-collection mode or collection mode FIG. 5 shows a schematic view when the probe of the present invention is used in the illumination-collection mode or the collection mode. As shown in FIG. 2A, the scattering layer 150, which is an essential requirement of the present invention, is formed on the incident light introducing side end 170 of the glass fiber.
[0027]
In this case, as shown in FIG. 2B, the background-caused clad light 160 accumulated from the glass fiber sample-side end part goes out to the scattering layer 150 side formed at the end part 170, Since the clad light is reduced and then introduced into the detector, the background is greatly reduced.
Thus, for example, after the protective coating layer of a commercially available glass fiber is peeled only at the end portion, the background reduction is achieved by a relatively simple operation such as forming a scattering layer there.
[0028]
Illumination mode Fig. 6 shows a schematic diagram when the probe of the present invention is used in the illumination mode. As shown in FIG. 2A, the scattering layer 150, which is an essential requirement of the present invention, is formed at the sample side end 172 of the glass fiber.
[0029]
In this case, the background factor clad light 160 accumulated from the incident light introduction side end 170 of the glass fiber is emitted to the scattering layer 150 side formed at the end 172, as shown in FIG. Then, after the cladding light is reduced, irradiation from the probe tip is performed, and the background is greatly reduced.
[0030]
In this case, the installation location of the scattering layer 150 may be selected as appropriate, for example, when the distance between the probe tip and the sample surface is determined by measuring the frequency of the probe vibration, on either side of the exciter connection. The
[0031]
In addition to the above, the scattering layer may be formed over the entire length of the glass fiber. In addition, when it is necessary to reinforce the strength against bending of the probe, it is preferable to provide a thin tubular protective layer 180 as shown in FIG. As the protective layer 180, for example, a metal thin tube, a resin thin tube or the like is used.
[0032]
【Example】
Using the probe of the present invention and a conventional probe, the background was measured in the illumination-collection mode. As a probe of the present invention, a glycerin (refractive index 1.52) is used as a scattering layer on the outer surface side of the cladding layer (refractive index 1.5) of the glass fiber in the 5 mm portion of the incident light introduction side end of the glass fiber. As a comparative example, a commercially available probe in which a UV curable resin (refractive index: 1.4) is adjacent as a protective coating layer is attached to a near-field optical microscope. It was measured. The results are shown in FIGS. 8A and 8B.
[0033]
As apparent from FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the background is remarkably reduced when the probe of the present invention is used.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the near-field optical microscope probe of the present invention, the scattering layer having the refractive index substantially the same as the refractive index of the cladding layer is provided adjacent to the outer surface side of the cladding layer of the glass fiber. Therefore, the background is significantly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a near-field optical microscope.
FIG. 2 is an axial sectional view of a commercially available glass fiber.
FIG. 3 is a background measured in an illumination-collection mode using a conventional probe.
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a probe of the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory view according to one embodiment of the probe of the present invention.
FIG. 6 is a schematic explanatory view according to one embodiment of the probe of the present invention.
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a probe of the present invention provided with a thin tubular protective layer.
FIG. 8 is a background measured using the present invention and a conventional probe.
[Explanation of symbols]
10: near-field optical microscope, 12: light source, 14: incident light, 16: glass fiber, 18: tip, 20: evanescent light, 22: substrate, 24: scattered light, 26: beam splitter, 28: spectrometer or Filter: 30: Detector, 32: Stage, 34: Stage controller, 36: Computer, 38: Sample chamber, 40: Glass fiber, 44: Clad layer, 46: Protective coating layer, 140: Probe, 142: Core layer, 144: Cladding layer, 146: Glass fiber, 150: Scattering layer, 160: Clad light, 170: End portion on the incident light introduction side, 172: End portion on the sample side, 180: Protective layer on the tubular tube

Claims (5)

ガラスファイバを用いた近接場光学顕微鏡用プローブにおいて、
前記ガラスファイバのクラッド層外面側に隣接し、該クラッド層の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する散乱層を備え
前記散乱層は前記ガラスファイバの少なくとも入射光導入側端部に形成され、入射光が該散乱層の形成された入射光導入側端部から該ガラスファイバ内に入れられ、該ガラスファイバ内を経由してその試料側端部まで導光した入射光をエバネッセント光の場として試料に照射することを特徴とする近接場光学顕微鏡用プローブ。
In a near-field optical microscope probe using glass fiber,
Adjacent to the outer surface side of the cladding layer of the glass fiber, comprising a scattering layer having a refractive index substantially the same as the refractive index of the cladding layer ,
The scattering layer is formed at least at the incident light introduction side end of the glass fiber, and incident light is introduced into the glass fiber from the incident light introduction side end where the scattering layer is formed, and passes through the glass fiber. A near-field optical microscope probe characterized by irradiating the sample with incident light guided to the sample side end as an evanescent light field .
請求項1記載のプローブにおいて、
前記散乱層は、前記ガラスファイバの入射光導入側端部に形成され、イルミネーション−コレクションモードで用いられることを特徴とする近接場光学顕微鏡用プローブ。
The probe according to claim 1, wherein
The scattering layer, the formed on the incident light introduction side end portion of the glass fiber, Illumination - near-field optical microscope probe, characterized by being used in the collection mode.
ガラスファイバを用いた近接場光学顕微鏡用プローブにおいて、
前記ガラスファイバのクラッド層外面側に隣接し、該クラッド層の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する散乱層を備え、
前記散乱層は、前記ガラスファイバの入射光導入側端部に形成され、コレクションモードで用いられることを特徴とする近接場光学顕微鏡用プローブ。
In a near-field optical microscope probe using glass fiber,
Adjacent to the outer surface side of the cladding layer of the glass fiber, comprising a scattering layer having a refractive index substantially the same as the refractive index of the cladding layer,
The scattering layer is formed on the incident light introduction side end portion of the glass fiber, near-field optical microscope probe, characterized by being used in the collection mode.
請求項1〜3のいずれかに記載のプローブにおいて、
前記散乱層は、前記ガラスファイバの全長に渡り形成されていることを特徴とする近接場光学顕微鏡用プローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 3 ,
The scattering layer, the near-field optical microscope probe, characterized in that it is formed over the entire length of the glass fiber.
請求項1〜4のいずれかに記載のプローブにおいて、
前記散乱層の外側に細管状保護層を備えたことを特徴とする近接場光学顕微鏡用プローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 4,
A near-field optical microscope probe comprising a thin tubular protective layer outside the scattering layer.
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