JP7001166B2 - 走査型プローブ顕微鏡、および走査型プローブ顕微鏡を用いた物性量測定方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、カーブ作成部は、指示部材の変位を表わす量として、変位に基づく指示部材が受ける力を用いる。
本発明は、探針と、探針を指示する指示部材と、試料を載置する載置部と、駆動部と、変位測定部と備えた走査型プローブ顕微鏡を用いた物性量測定方法である。物性量測定方法は、駆動部が、試料と探針との間の距離を変化させるステップと、変位測定部が、指示部材の変位を測定するステップと、試料が探針に近づくときの探針と試料との間の距離と、指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第1のカーブと、試料が探針から遠ざかるときの探針と試料との間の距離と、指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第2のカーブとを作成するステップと、第1のカーブと第2のカーブとの間の面積を表わす量を試料の物性量として求めるステップとを備える。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の走査型プローブ顕微鏡50の構成を表わす図である。
カンチレバー2は、探針20を支持する。探針20と試料Sとの間の原子間力(引力または斥力)によって、カンチレバー2が変位する。
表面形状像生成部12は、スキャナ43によって試料SをXY平面(水平方向)で走査することによって得られる各場所での形状値を画素値とした表面形状像を生成する。
駆動部4は、D/A変換器41と、スキャナドライバ42とを備える。D/A変換器41は、測定部1からのデジタルの制御信号をアナログ信号に変換して、スキャナドライバ42に送る。
たとえば試料Sが柔らかい場合には、図4に示すように、フォースカーブにジャンプインおよびジャンプアウトが発生しない。試料Sが柔らかい場合には、ジャンプアウトが発生しないので、吸着力を測定することができない。
図5に示すように、ZA~ZBの範囲において、アプローチカーブとリリースカーブとの間の面積が弾性回復量として求めることができる。ZA~ZBの範囲は、アプローチカーブの傾きの大きさが閾値TH1以上となる範囲である。
図8に示すように、表面形状像によって、HeLa細胞の形状を知ることができる。
図9に示すように、弾性回復像によって、HeLa細胞の内部の弾性回復量(すなわち、探針20でHeaLa細胞を凹ませた後、探針20をHeLa細胞から離したときに、HeLa細胞の凹みがどれだけ早く元に戻るかを表わす量)を知ることができる。
第2の実施形態では、フォースカーブのZ位置の指定された範囲で弾性回復量を求める。
第1の範囲は、始点をZA(1)、終点をZB(1)とする範囲である。第2の範囲は、始点をZA(2)、終点をZB(2)とする範囲である。
第3の実施形態では、フォースカーブの指定されたフォースでの形状値を求める。
図13では、第1のフォースFA1と第2のフォースFA2が指定されている。
図16は、第4の実施形態の走査型プローブ顕微鏡550の構成を表わす図である。
図17において、横軸は、探針20を原点とした試料Sの垂直方向の位置Zを表わす。垂直方向の位置Zは、探針20と試料Sの垂直方向の距離を表わす。図16の縦軸は、カンチレバー2の変位を表わす。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
上記の実施形態では、アプローチカーブ上のあるフォースFに対するZ位置を形状値としたが、これに限定されるものではない。たとえば、リリースカーブ上のあるフォースFに対するZ位置を形状値としてもよい。あるいは、アプローチカーブ上のあるフォースFに対するZ位置と、リリースカーブ上のあるフォースFに対するZ位置を形状値としてもよい。
第1の実施形態では、物性量算出部53は、フォースカーブを構成するアプローチカーブの傾きの大きさが閾値TH1以上となるZ位置の最大値を面積計算のための終点ZBとして求めたが、これに限定されるものではない。物性量算出部53は、フォースカーブを構成するリリースカーブの傾きの大きさが閾値TH2以上となるZ位置の最大値を面積計算のための終点ZBとして求めてもよい。あるいは、物性量算出部53は、フォースカーブを構成するアプローチカーブの傾きの大きさが閾値TH1以上、かつ、フォースカーブを構成するリリースカーブの傾きの大きさが閾値TH2以上となるZ位置の最大値を面積計算のための終点ZBとして求めてもよい。上記において、閾値TH1と閾値TH2は、同一であってもよい。
上記の実施形態では、駆動部が、試料Sを3次元方向に移動させたが、これに限定するものではない。駆動部が、探針20を3次元方向に移動させるものとしてもよい。
図18は、測定部のハードウエア構成の例を表わす図である。
Claims (8)
- 探針と、
前記探針を指示する指示部材と、
試料を載置する載置部と、
前記試料と前記探針との間の距離を変化させる駆動部と、
前記指示部材の変位を測定する変位測定部と、
前記試料が前記探針に近づくときの前記探針と前記試料との間の距離と前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第1のカーブと、前記試料が前記探針から遠ざかるときの前記探針と前記試料との間の距離と前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第2のカーブとを作成するカーブ作成部と、
前記第1のカーブの傾きの大きさが閾値以上となる前記指示部材と前記試料との間の距離の範囲、前記第2のカーブの傾きの大きさが閾値以上となる前記指示部材と前記試料との間の距離の範囲、および前記指示部材と前記試料との間の距離が指定された範囲のいずれかの範囲において、前記第1のカーブと前記第2のカーブとの間の面積を表わす量を前記試料の物性量として求める物性量算出部とを備える、走査型プローブ顕微鏡。 - 前記試料の物性量は、前記試料の固さを表わす量である、請求項1記載の走査型プローブ顕微鏡。
- 前記カーブ作成部は、前記指示部材の変位を表わす量として、前記変位に基づく前記指示部材が受ける力を用いる、請求項2記載の走査型プローブ顕微鏡。
- 前記駆動部は、前記試料または前記探針を水平方向に走査し、
前記変位測定部は、前記水平方向の各位置での前記指示部材の変位を測定し、
前記カーブ作成部は、前記水平方向の各位置での前記第1のカーブおよび前記第2のカーブを作成し、
前記物性量算出部は、前記水平方向の各位置での前記物性量を求め、
前記水平方向の各位置に対する前記物性量を画素値とした画像を生成する画像生成部を備える、請求項2記載の走査型プローブ顕微鏡。 - 前記変位測定部は、前記探針と前記試料との間の距離の複数のポイントで変位を測定し、
前記物性量算出部は、前記複数のポイントの各々おける前記第1のカーブ上の変位を表わす量と前記第2のカーブ上の変位を表わす量との差分値を算出し、前記差分値の総和を前記試料の物性量として求める、請求項1記載の走査型プローブ顕微鏡。 - 探針と、
前記探針を指示する指示部材と、
試料を載置する載置部と、
前記試料と前記探針との間の距離を変化させる駆動部と、
前記指示部材の変位を測定する変位測定部と、
前記試料が前記探針に近づくときの前記探針と前記試料との間の距離と、前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第1のカーブと、前記試料が前記探針から遠ざかるときの前記探針と前記試料との間の距離と、前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第2のカーブとを作成するカーブ作成部と、
前記第1のカーブ上または前記第2のカーブ上の指定された変位を表わす量に対応する前記指示部材と前記試料との間の距離を前記試料の表面形状を表わす形状値として求める形状値算出部とを備え、
前記駆動部は、前記試料または前記探針を水平方向に走査し、
前記変位測定部は、前記水平方向の各位置での前記指示部材の変位を測定し、
前記カーブ作成部は、前記水平方向の各位置での前記第1のカーブおよび前記第2のカーブを作成し、
前記形状値算出部は、前記水平方向の各位置での前記形状値を求め、
前記水平方向の各位置に対する前記形状値を画素値とした画像を生成する画像生成部を備え、
前記形状値算出部は、複数の前記指定された変位に対して、それぞれ前記形状値を求め、
前記画像生成部は、前記指定された変位が異なる複数の前記画像を生成する、走査型プローブ顕微鏡。 - 前記指示部材は、カンチレバーである、請求項1または6記載の走査型プローブ顕微鏡。
- 探針と、前記探針を指示する指示部材と、試料を載置する載置部と、駆動部と、変位測定部と備えた走査型プローブ顕微鏡を用いた物性量測定方法であって、
前記駆動部が、前記試料と前記探針との間の距離を変化させるステップと、
前記変位測定部が、前記指示部材の変位を測定するステップと、
前記試料が前記探針に近づくときの前記探針と前記試料との間の距離と、前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第1のカーブと、前記試料が前記探針から遠ざかるときの前記探針と前記試料との間の距離と、前記指示部材の変位を表わす量との関係を表わす第2のカーブとを作成するステップと、
前記第1のカーブの傾きの大きさが閾値以上となる前記指示部材と前記試料との間の距離の範囲、前記第2のカーブの傾きの大きさが閾値以上となる前記指示部材と前記試料との間の距離の範囲、および前記指示部材と前記試料との間の距離が指定された範囲のいずれかの範囲において、前記第1のカーブと前記第2のカーブとの間の面積を表わす量を前記試料の物性量として求めるステップとを備える、走査型プローブ顕微鏡を用いた物性量測定方法。
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Family Cites Families (10)
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---|---|---|---|---|
JPH06307850A (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-04 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡 |
JPH0972925A (ja) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | Nikon Corp | 走査型顕微鏡 |
JPH10142240A (ja) * | 1996-11-14 | 1998-05-29 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡とこの走査型プローブ顕微鏡を備えた加工装置 |
JP2001165844A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Seiko Instruments Inc | 走査型プローブ顕微鏡 |
DE10062049A1 (de) * | 2000-12-13 | 2002-06-27 | Witec Wissenschaftliche Instr | Verfahren zur Abbildung einer Probenoberfläche mit Hilfe einer Rastersonde sowie Rastersondenmikroskop |
EP2040265B1 (en) * | 2004-04-14 | 2014-11-05 | Bruker Nano, Inc. | Method and apparatus for obtaining quantitative measurements using a probe based instrument |
US7552625B2 (en) * | 2005-06-17 | 2009-06-30 | Georgia Tech Research Corporation | Force sensing integrated readout and active tip based probe microscope systems |
JP6307850B2 (ja) * | 2012-11-20 | 2018-04-11 | 三菱ケミカル株式会社 | 電子写真感光体、電子写真感光体カートリッジ、及び画像形成装置 |
US9500670B2 (en) * | 2012-12-12 | 2016-11-22 | Universitat Basel | Method and device for controlling a scanning probe microscope |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018044164A2 (en) | 2016-08-31 | 2018-03-08 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Method for measuring damage of a substrate caused by an electron beam |
Also Published As
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