JP4379758B2 - 近接場顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は近接場顕微鏡、特に測定結果からノイズの影響を除去する機構を持つ近接場顕微鏡の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な光学顕微鏡は、光の波長より小さなものは観察することができず、その分解能には限界がある。一方、電子顕微鏡等では、分解能は大きく向上させることができるものの、大気中、あるいは溶液中での動作は極めて困難であり、電子顕微鏡等の高分解能顕微鏡は特に生体試料を扱う分野では必ずしも満足のいくものではなかった。
これに対し、近年一般的な光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡とは異なる原理に基づく近接場顕微鏡が開発され、その応用が期待されている。この近接場顕微鏡は、いわゆる近接場光を検出するものである。すなわち、近接場顕微鏡は以下のような原理で被測定試料を観察するのである。
【０００３】
被測定試料に光を照射すると、被測定物表面付近には近接場光と呼ばれる表面波が発生する。この表面波は物体表面に光の波長以内の距離領域に局在している。
そこで、先の鋭いプローブを近接場光の場の中に差し込んで近接場光を散乱させ、その散乱光強度を測定することにより波長も小さい微小領域でのスペクトルを得ることができる。または、プローブをその共振周波数で励振し、プローブと被測定物表面が近接したときにその振幅が減少することを利用して、被測定物表面‐プローブ間の距離制御を行うことができる。
従って、プローブの振幅が一定となるようにしつつプローブの走査を行うことにより、該プローブの先端位置は被測定物の凹凸を的確に反映するものとなり、しかもプローブ先端は近接場光の場に存在するのみであり被測定物そのものには接触していないため、試料に対して非接触、非破壊でかつ光の波長の値より小さいものを観察できるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし被測定物表面にも微小な凹凸があり、この凹凸の影響もあって、近接場顕微鏡であっても測定結果に試料からの反射光などからなるバックグラウンドを主とするノイズが含まれるものであった。
また波長限界を超えた空間分解能を実現できる近接場技術は、主に光の波長より小さな範囲で、より精密な被測定試料像を観察するのに用いられていた。このため主に可視光レーザーが用いられていた。
【０００５】
また波長限界を超えた空間分解能での被測定物の観察像を採取することが目的とされていたため、単一波長の赤外光が使用されたものは存在したが、赤外によるスペクトル測定が可能な装置は存在しなかった。しかし、赤外光は波長が長いため、近接場によって波長限界を超える応用が可能であれば非常に有用である。また赤外光を用いて近接場スペクトルを採取することができれば、光の波長より小さな範囲でのスペクトル測定が可能となり、より詳細に被測定試料の解析が行い得る。
【０００６】
本発明は前記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、測定結果からノイズの影響を除去することができる近接場顕微鏡を提供するとともに、光源として赤外光源を用い、近接場技術を用いて光の波長より小さな範囲での近接場赤外スペクトル測定を可能とする赤外近接場顕微鏡を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明にかかる近接場顕微鏡は、近接場光を散乱させるためのプローブと、試料または前記プローブに光を照射するための光源を含む光照射手段と、前記プローブによって散乱される試料の情報を含んだ光を採取し、検出するための光採取手段と、を有する近接場顕微鏡において、前記光の照射によって発生する近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段によってノイズを検出し、前記光の照射によって発生する近接場光の場に前記試料またはプローブを深く挿入して、前記光採取手段によって光強度を検出し、前記光強度からノイズを差し引いた測定結果を算出するための算出手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段によって試料またはプローブに照射される光、または前記プローブによって散乱される試料の情報を含んだ光を特定波長範囲の光に分光する分光手段と、該光採取手段によって採取される各波長ごとの測定データを記憶し、解析する解析手段を有することによって、試料の近接場スペクトルを採取可能なことが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、該分光手段には干渉計が使用されており、前記干渉計は往復運動する移動鏡が含まれており、前記移動鏡の往路で、近接場光の場に該試料またはプローブを深く挿入して、該光採取手段によって光強度を検出し、移動鏡の復路で、近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段によってノイズを検出することが好適である。
【０００９】
また本発明の近接場顕微鏡において、光照射手段によって照射される光が赤外光であることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、光照射手段に含まれる光源が高温発熱体であることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、試料またはプローブに光を照射するための光源が波長可変レーザーであることが好適である。
【００１０】
また本発明の近接場顕微鏡において、該分光手段が、波長可変フィルタ、または任意の波長幅を持つバンドパスフィルタ、フーリエ変換型分光器または分散型分光器のいずれかによって構成されていることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段が試料または該プローブに直接光を照射して近接場光を発生させる反射照明及び／または試料に高屈折率媒質のプリズムを接触させ、前記プリズムに光を照射して試料とプリズムの境界で光を全反射させて試料表面に近接場光を発生させる全反射照明によって照明を行うことが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段が該反射照明または該全反射照明のどちらか一方の照明に切り替えることで選択可能なことが好適である。
【００１１】
また本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段が少なくとも光源とカセグレン鏡によって構成されていることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質の形状が半球または半球類似形状であり、前記プリズム平面部の中心にカセグレン鏡の焦点が結像させていることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質が、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、Ｇｅ、Ｓｉ、ダイヤモンドのいずれかの材料で構成されていることが好適である。
【００１２】
また本発明の近接場顕微鏡において、該光採取手段が試料の情報を含んだ光を集光するカセグレン鏡と、前記カセグレン鏡によって集光された光を検出する検出器によって構成されていることが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、試料またはプローブに照射する光を、光源と試料またはプローブの間において断続変調することが好適である。
また本発明の近接場顕微鏡において、該カセグレン鏡と該検出器の間に切り替え反射鏡またはダイクロック鏡を配置し、試料及びプローブを目視観察可能に構成されていることが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の一実施形態の概要構成図を記載する。同図に示すように本発明における近接場顕微鏡２は、近接場光を散乱させるためのプローブ４と、試料６または前記プローブ４に光を照射するための光源８を含む光照射手段１０と、前記プローブ４によって散乱される試料の情報を含んだ光１２を採取し、検出するための光採取手段１４と、算出手段１６とを有する。
【００１４】
そして、図１に示す近接場顕微鏡２は、光の照射によって発生する近接場光の場から前記試料６またはプローブ４を隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段１４によってノイズを検出し、前記光の照射によって発生する近接場光の場に前記試料６またはプローブ４を深く挿入して、前記光採取手段１４によって光強度を検出して、算出手段１６によって、前記光強度からノイズを差し引いた測定結果を算出するように構成されている。
【００１５】
詳しい動作説明図を図２に記載する。同図では、試料表面に光を照射して近接場光を発生させ、前記近接場光の場にプローブを挿入して測定を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、試料６表面は非常に微小な凹凸があり、図２（ｂ）に示すように、光照射手段によって試料６表面に光１８が照射されると、近接場光の場２０が試料６表面に形成されるのであるが、プローブ４が近接場光の場２０に挿入されていないにもかかわらず、光採取手段１４ではわずかながらにバックグラウンドとしてのノイズ２２が検出される。
このため、光の照射によって発生する近接場光の場２０からプローブ４を隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、光採取手段１４によってノイズ２２を検出しておく。
【００１７】
そして図２（ｃ）に示すように、光の照射によって発生する近接場光の場２０にプローブ４を深く挿入して、光採取手段１４によって光強度の検出を行う。この光強度の中には、試料の情報を含む信号光２４とともにノイズ２２も含まれている。よって、この図２（ｃ）の状態で検出される光強度から図２（ｂ）の状態で検出したノイズの大きさを算出手段１６によって差し引くことで、正確な測定結果が得られるようになる。
【００１８】
なお、近接場顕微鏡では、このように図２に示したような試料６表面に近接場光を発生させるものだけでなく、図３に示すように、プローブに発生させることもある。
【００１９】
図３は近接場光の場をプローブに発生させた場合の動作説明図である。
同図に示すように、光の照射によってプローブに近接場光の場を発生させた場合には、同図（ａ）に示すように近接場光の場２６から試料６を隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、光採取手段１４によってノイズ２２を検出し、続いて前記光の照射によって発生する近接場光の場に前記試料６を深く挿入して、前記光採取手段１４によって光強度を検出して、算出手段１６によって、前記光強度からノイズを差し引いた信号光２４の測定結果を算出するのである。
【００２０】
このような本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段によって試料またはプローブに照射される光、または前記プローブによって散乱される試料の情報を含んだ光を特定波長範囲の光に分光する分光手段と、該光採取手段によって採取される各波長ごとの測定データを記憶し、解析する解析手段を有することによって、試料の近接場スペクトルを採取可能なことが好適である。
【００２１】
図１に記載した本発明の一実施形態においては、光照射手段１０が光源８と分光器２８から構成されており、光源８からの光を分光器２８を通して、特定範囲の波長の光が試料またはプローブに照射されるように構成されている。また解析手段では試料またはプローブに照射される波長とともに光採取手段によって検出される光強度を記憶することによって試料の近接場スペクトルの測定結果を得ることができる。
【００２２】
本実施形態においては算出手段１６がコンピュータによって構成されており、解析手段もこのコンピュータが兼ねている。そして測定結果の記憶は前記コンピュータのハードディスクに解析可能な状態で記録されるようになっている。またこのコンピュータは分光器２８及び光採取手段１４である検出器、及びプローブの振動や動作を制御するプローブ制御手段３０と双方向で通信可能となっており、分光器、検出器、及びプローブ制御手段の制御、管理も行うことができる。
【００２３】
このような構成によって試料の近接場スペクトルを得ることが可能となるとともに、実験の測定条件や、各動作部の制御、管理を緻密に行うことができるため、測定結果の精度をあげることが可能となる。
【００２４】
なお、本発明では算出手段としてコンピュータを用いているが、算出手段としてはこのような電子計算機を使用してもよいし、回路構成によって、ノイズを除去した信号をコンピュータに送るように構成してもよく、算出手段の構成に関する限定は特に無い。
【００２５】
また、図１では分光した光を試料またはプローブに照射する構成例を示したが本発明はこれに限られるものでなく、分光されていない連続光を試料またはプローブに照射し、試料の情報を含む光を分光して検出する構成であっても同等の効果を得ることが可能である。
【００２６】
またこのように分光手段を有する構成において、該分光手段に干渉計が使用されている場合、前記干渉計の移動鏡の往路において、近接場光の場に該試料またはプローブを深く挿入して、該光採取手段によって光強度を検出し、移動鏡の復路において、近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段によってノイズを検出することが好適である。
【００２７】
このように分光手段に干渉計が用いられている場合、プローブの動作を干渉計の移動鏡の動作と同期させることによって、測定に要する所要時間を、単純にノイズと試料の情報を含む光を検出してこれらの差をとる方法と比較しておよそ半分に短縮することが可能となる。
【００２８】
また本発明においては、光照射手段によって照射される光が赤外光であることが好適である。赤外光は光波の中でも波長が長く、波長限界を超えて観測を行い得る近接場顕微鏡に用いることによって、赤外光を用いて、より分解能を向上させることができる。
【００２９】
なお、このような赤外光を用いる場合では、光照射手段に含まれる光源が高温発熱体であることが好適である。このような光源を用いれば装置の構成を単純化できるとともに、コストを低く抑えることが可能となる。また、試料またはプローブに光を照射するための光源が波長可変レーザーであってもよい。このような波長可変レーザーを用いれば測定精度の向上が期待できる。
【００３０】
本発明において、該分光手段としては、波長可変フィルタ、または任意の波長幅を持つバンドパスフィルタ等を使用することが可能である。このようなフィルタで分光手段が形成されていれば、装置の構成を簡易化できる上、コストを低くすることが可能である。
【００３１】
また光源としてフーリエ変換型分光器または分散型分光器等を用いてもよい。このような分光器を使用することによって、より測定精度を向上させることが可能である。
【００３２】
なお本発明においてフーリエ変換型分光器以外の分光手段を使用するときは、試料またはプローブに照射する光を、光源と試料またはプローブの間において断続変調することが好適である。このように構成すると、変調された光が試料またはプローブに照射されることとなり、近接場光も変調される。よって、試料の情報を含む光の検出が簡単に行えるようになる。
【００３３】
本発明の近接場顕微鏡における、近接場光の場を発生させる照明方法としては次のようなものが考えられる。図４に本発明で用いられ得る近接場光の場を発生させるための照明方法の説明図を記載する。
【００３４】
図４（ａ）に示す方法は、試料６に全反射プリズム３２を密着させ、前記密着部分に光を照射し、プリズム３２と試料６の境界で光を全反射させ、試料６表面において近接場光の場２０を発生させるものである。本明細書ではこの照明方法を全反射照明と呼んでいる。
【００３５】
図４（ｂ）に示す方法では、試料６に直接光を照射し、試料６表面において近接場光の場２０を発生させるものである。本明細書ではこの照明方法を反射照明と呼んでいる。
【００３６】
図４（ｃ）に示す方法では、プローブ４先端に近接場光の場２０を発生させるものである。この方法においては図４（ｄ）に示すようにプローブが導光性材料３４によって構成されており、その表面を金属３６によって覆われている。このような構成により、導光性材料３４中を進んできた光は表面を覆う金属３６に照射され、前記金属３６表面に近接場光の場２０が形成される。そしてプローブの先端には金属３６に覆われていない、極微小の開口が形成されており、前記開口より近接場光の場が外部に漏れ出し、プローブ先端部に近接場光の場２０が形成されるのである。
【００３７】
なお本発明の近接場顕微鏡において、該光照射手段が該反射照明または該全反射照明のどちらか一方の照明に切り替えることで選択可能なことが好適である。
図５に本発明の一実施形態における照明切り替え機構の構成例を示す。
【００３８】
同図（ａ）に示すように、本発明の照明機構では、光照射手段が光源を含む光照射装置３８と、凹面鏡４０と凸面鏡４２からなるカセグレン鏡からなっており、試料上に直接光を照射するように構成されている。また光採取手段は凹面鏡４４と凸面鏡４６からなるカセグレン鏡と検出器４８からなっている。そして光照射手段による光の照射によって被測定試料表面には近接場光が発生し、プローブ４によって近接場光は散乱され、試料上の近接場光へのプローブ挿入位置に焦点が調整された光採取手段によって近接場光が測定されるのである。
【００３９】
このような反射照明を行う装置において、全反射照明に切り替える際には光照射手段の配置位置を変更可能に装置を構成しておき、必要に応じて図５（ｂ）のように光照射手段の配置位置を変更して、試料と密着するようにステージに備えられた全反射プリズム５０の中心に凹面鏡４０と凸面鏡４２からなるカセグレン鏡の焦点が結像されるように、光照射手段そのものを再配置させるものがあげられる。
【００４０】
またその他の構成例としては、図５（ｃ）に示すように光照射装置３８、凹面鏡４０と凸面鏡４２からなるカセグレン鏡と反射鏡５４、及び凹面鏡６０と凸面鏡５８からなるカセグレン鏡と反射鏡５６は固定されており、回転鏡５２によって、反射照明か全反射照明かを切り替え可能に構成してもよい。
【００４１】
このように切り替え可能としておくことによって、試料の性質によって測定に有利な照明方法を選択することが可能となる。なお本発明の照明方法はここに示した装置構成によって実現し得るもののみに限られるものでは無い。
【００４２】
本発明の近接場顕微鏡において、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質の形状が半球または半球類似形状であり、前記プリズム平面部の中心にカセグレン鏡の焦点が結像させていることが好適である。
【００４３】
このような形状の全反射プリズムを使用することによって、プリズムへの入射可能方向が非常に広くなるとともに、平面部での試料密着面積が増し、好適に全反射可能とできる。
また、プリズム平面部の中心にカセグレン鏡の焦点が結像させることで、好適に全反射照明による近接場光を発生させることができるとともに、安定した近接場光を発生させることが可能となる。
【００４４】
なお本発明の近接場顕微鏡において、光源に赤外光源を使用しているのであれば、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質が、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、Ｇｅ、Ｓｉ、ダイヤモンドのいずれかの材料で構成されていることが好適である。
これらの材料で構成された全反射プリズムは光源が赤外光であっても好適に全反射プリズムとしての機能を果たすことが可能である。
【００４５】
また、本発明の光採取手段においては、図５に示すように試料の情報を含んだ光を集光するカセグレン鏡と、前記カセグレン鏡によって集光された光を検出する検出器によって構成されていることが好適である。
【００４６】
このような構成によって、プローブによって散乱された試料の情報を含んだ光を広い範囲で集光し、検出することが可能となる。
さらに光照射手段、光採取手段がカセグレン鏡によって構成されることによって、色分散をなくすことができるようになるとともに、ＮＡ（開口数）を大きくとれる、ワークディスタンスが大きいなどの有用な効果を得ることができるようになる。
【００４７】
なお、図５に示したように反射照明によって照明を行う際には、照明の反射光が検出器に直接入らないように光照射手段からの暗視野の位置に光採取手段が配置されていることが好適である。
【００４８】
また、本発明の近接場顕微鏡における光採取手段としては、図５に記載した構成のみに限られるものではなく、様々な構成をとり得る。
図６に本発明の光採取手段のとり得る構成例を記載する。
同図（ａ）に示すように、プローブを導光性材料で構成し、プローブ先端から試料の情報を含む光を採取することも可能である。
【００４９】
また図６（ｂ）に示すようにカセグレン鏡の凸面鏡の中心、及び凹面鏡の中心に穴を設け、この穴にプローブを通すことで、光採取手段を試料の上方に配置することも可能である。
この図６に示したような構成であれば装置が簡略化され、小型化が可能である。
なお本発明の光採取手段の構成例はここに示したもののみに限られるものではない。また、ここで示したのは、光採取手段の構成例であるが、同様の構成を光の照射に使用することも可能である。
【００５０】
以上、説明した本発明の近接場顕微鏡を実施例をあげてさらに詳しく説明する。
【実施例】
近接場赤外顕微鏡
図７に本発明の実施例として、近接場赤外顕微鏡の構成概要図を示す。
【００５１】
同図に示す近接場赤外顕微鏡１００は、光照射手段として分光手段である光源を含むフーリエ変換型赤外分光光度計１０２（ＦＴＩＲ）と回転反射鏡１０４、反射鏡１０６、凹面鏡１０８、凸面鏡１１０からなるカセグレン鏡を備え、試料に反射照明を行うことが可能である。また光照射手段は回転反射鏡１０４を回転させることによって反射鏡１１２、１１４、及び凹面鏡１１６、凸面鏡１１８からなるカセグレン鏡によって、ステージ１２０に備えられた試料１２２に密着した半球型全反射プリズム１２４の中心に光を照射する全反射照明に切り替えることが可能である。
【００５２】
プローブ１２６で散乱された試料の情報を含む近接場光は凸面鏡１２８、凹面鏡１３０及び検出器１３２からなる光採取手段によって検出される。
本実施例では、算出手段として検出器１３２が機能する。つまりノイズを測定し、その測定値を検出器が一次的に記憶しておき、プローブを近接場光の場に深く挿入して測定する光強度から前記ノイズの測定値を差し引いて、コンピュータ１３４に測定結果としてデータを送るように構成されている。
【００５３】
コンピュータ１３４は解析手段として機能し、検出器１３２によって送出されたデータをハードディスクに記録し、スペクトル解析などを行うことができる。さらにコンピュータは装置全体の制御を行うことができ、検出器１３２のみでなく、ＦＴＩＲ１０２、プローブ制御装置１３６、ステージ制御装置１３８と双方向に通信を行うことができるのである。
このような構成によって本実施例の近接場赤外顕微鏡は、赤外光を用いて被測定試料の解析を行うことができる。
【００５４】
なお本実施例において特徴的なことは、測定が開始されると、コンピュータから測定開始の信号がステージ制御装置１３８に送られ、その信号を受信すると自動でプローブ１２６と試料１２２間の距離制御を行うことである。
【００５５】
その機構を詳しく説明すると、プローブ１２６は位置検出装置１４０によってその位置が検出され、この位置情報は、ステージ制御装置１３８に送られる。その情報を基に、ステージ制御装置はステージ１２０を上下方向に駆動させ、プローブ１２６及び試料１２２間の距離の調整を行うのである。これによって矢印で示すループ１４２ができあがり、プローブ１２６と試料１２２の間の距離は自動で調整されることとなる。ここで特徴的なことは、本実施例ではＦＴＩＲ内の干渉計１４４が備える移動鏡の動作周波数がスキャン信号としてステージ制御装置１３８に送られ、ステージ制御装置１３８はこのスキャン信号を基にステージ１２０とプローブ１２６の距離を移動鏡の往路で光の波長以内に近接させ、移動鏡の復路で、光の波長より長いか、その近傍の距離まで隔離させるのである。
【００５６】
これによって、検出器１３２では、干渉計が備える移動鏡の往復運動に同期して、移動鏡の往路で、近接場光の場に該試料またはプローブを深く挿入されたときの光強度を検出することができ、移動鏡の復路で近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置されたときの光強度、つまりノイズを検出することができるのである。よって、検出器１３２も移動鏡の往復運動を１セットとする測定周期で測定を行っており、移動鏡の復路で得たノイズを一次的に記憶し、続く往路で得た光強度から前記記憶されたノイズを差し引き、コンピュータ１３４にデータを送信するのである。
このようにステージが移動鏡の往復運動に同期してプローブとの位置を調整するため、自動で測定値からノイズの影響を除くことが可能となるのである。
【００５７】
また本実施例では凸面鏡１２８、及び凹面鏡１３０からなるカセグレン鏡と検出器１３２の間に切り替え反射鏡１４６が配置されており、点線で示す光路上に反射鏡を挿入することによって、試料及びプローブを接眼レンズ１４８から目視観察可能となっている。
【００５８】
なお試料及びプローブを観察する際には、ＦＴＩＲによる赤外光源でなく、図示しない可視光源を使用して照明することが好適である。このように構成することによってカセグレン鏡などの光学系の調整や試料の配置位置の調整などが簡単に行えるようになる。
【００５９】
なお切り替え反射鏡１４６の変わりに、可視光は反射し、赤外光を透過させるダイクロイック鏡を使用すれば、凸面鏡１２８、及び凹面鏡１３０からなるカセグレン鏡と検出器１３２の間にダイクロイック鏡を常に配置しておくことができ、光学系、及び操作を簡易化することが可能である。
【００６０】
このような本実施例を用いてサンプルを用いて測定を行ったところ、赤外光源を使用しているのも関わらず、良好に赤外近接場スペクトルを測定することができた。また移動鏡の動作に同期していたため、測定時間が非常に短くて済んだ。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明における近接場顕微鏡によれば、測定結果からノイズの影響を除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態の概要構成図である。
【図２】図２は近接場光の場を試料表面に発生させた場合の動作説明図である。
【図３】図３は近接場光の場をプローブに発生させた場合の動作説明図である。
【図４】図４は本発明で用いられ得る近接場光の場を発生させるための照明方法の説明図である。
【図５】図５は本発明の一実施形態における照明切り替え機構の構成例である。
【図６】図６は本発明の光採取手段のとり得る構成例である。
【図７】図７は本発明の実施例である近接場赤外顕微鏡の構成概要図である。
【符号の説明】
２ 近接場顕微鏡
４ プローブ
６ 試料
８ 光源
１０ 光照射手段
１２ 試料の情報を含んだ光
１４ 光採取手段
１６ 算出手段

Claims (13)

1. 近接場光を散乱させるためのプローブと、
   試料または前記プローブに光を照射するための光源を含む光照射手段と、
   前記プローブによって散乱される試料の情報を含んだ光を採取し、検出するための光採取手段と、
   を有する近接場顕微鏡において、
   前記光の照射によって発生する近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段によってノイズを検出し、
   前記光の照射によって発生する近接場光の場に前記試料またはプローブを深く挿入して、前記光採取手段によって光強度を検出し、
   前記光強度からノイズを差し引いた測定結果を算出するための算出手段と、
   前記光照射手段によって試料またはプローブに照射される光、または前記プローブによって散乱される試料の情報を含んだ光を特定波長範囲の光に分光する分光手段と、
   前記光採取手段によって採取される各波長ごとの測定データを記憶し、解析する解析手段とを有し、
   前記分光手段および解析手段を有することによって、試料の近接場スペクトルを採取可能であり、
   前記分光手段には干渉計が使用されており、
   前記干渉計は往復運動する移動鏡が含まれており、前記移動鏡の往路で、近接場光の場に前記試料またはプローブを深く挿入して、前記光採取手段によって光強度を検出し、
   前記移動鏡の復路で、近接場光の場から前記試料またはプローブを隔離または近接場光の場の浅い位置に配置して、前記光採取手段によってノイズを検出する
   ことを特徴とする近接場顕微鏡。
2. 請求項１に記載の近接場顕微鏡において、光照射手段によって照射される光が赤外光であることを特徴とする近接場顕微鏡。
3. 請求項２に記載の近接場顕微鏡において、光照射手段に含まれる光源が高温発熱体であることを特徴とする近接場顕微鏡。
4. 請求項２に記載の近接場顕微鏡において、試料またはプローブに光を照射するための光源が波長可変レーザーであることを特徴とする近接場顕微鏡。
5. 請求項１に記載の近接場顕微鏡において、該分光手段が、フーリエ変換型分光器によって構成されていることを特徴とする近接場顕微鏡。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の近接場顕微鏡において、該光照射手段が試料または該プローブに直接光を照射して近接場光を発生させる反射照明及び／または試料に高屈折率媒質のプリズムを接触させ、前記プリズムに光を照射して試料とプリズムの境界で光を全反射させて試料表面に近接場光を発生させる全反射照明によって照明を行うことを特徴とする近接場顕微鏡。
7. 請求項６に記載の近接場顕微鏡において、該光照射手段が該反射照明または該全反射照明のどちらか一方の照明に切り替えることで選択可能なことを特徴とする近接場顕微鏡。
8. 請求項６または７に記載の近接場顕微鏡において、該光照射手段が少なくとも光源とカセグレン鏡によって構成されていることを特徴とする近接場顕微鏡。
9. 請求項８に記載の近接場顕微鏡において、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質の形状が半球または半球類似形状であり、前記プリズム平面部の中心にカセグレン鏡の焦点が結像させていることを特徴とする近接場顕微鏡。
10. 請求項６乃至９のいずれかに記載の近接場顕微鏡において、全反射照明で使用される該全反射プリズムの高屈折率媒質が、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５、Ｇｅ、Ｓｉ、ダイヤモンドのいずれかの材料で構成されていることを特徴とする近接場顕微鏡。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の近接場顕微鏡において、該光採取手段が試料の情報を含んだ光を集光するカセグレン鏡と、前記カセグレン鏡によって集光された光を検出する検出器によって構成されていることを特徴とする近接場顕微鏡。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の近接場顕微鏡において、試料またはプローブに照射する光を、光源と試料またはプローブの間において断続変調することを特徴とする近接場顕微鏡。
13. 請求項１１に記載の近接場顕微鏡において、該カセグレン鏡と該検出器の間に切り替え反射鏡またはダイクロイック鏡を配置し、試料及びプローブを目視観察可能に構成されていることを特徴とする近接場顕微鏡。

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