JP7487404B2 - 制御されたプロービング深さを有する原子間力顕微鏡ベースの赤外線分光法の方法及び装置 - Google Patents
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Description
これらの問題により、AFM-IRは、空気又は他のガスではなく、固有の水性環境で生物学的及び化学的サンプルを研究することが難しい。
カンチレバー振動の強い機械的減衰によってAFM応答(AFM response)は弱くなる。例えば、基本カンチレバー機械的共振のQ係数は、空気中で約100から水中で約1に減少する可能性がある。
「光学特性」とは、屈折率、吸収係数、反射率、透過率、透過度、吸光度、吸収率、屈折率の実数及び/又は虚数成分、サンプル誘電関数の実数及び/又は虚数成分及び/又はこれらの光学的特性の1つ以上から数学的に導出可能な任意の特性を含むが、これらに制限されないサンプルの光学特性に関する。
「赤外線吸収スペクトル」は、サンプルの赤外線吸収係数(infrared absorption coefficient)、吸光度、又は類似のIR吸収特性の波長依存性に比例するスペクトルを意味する。赤外線吸収スペクトルの例は、フーリエ変換赤外分光計(FTIR)によって生成された吸収測定、すなわち、FTIR吸収スペクトルである(赤外線吸収スペクトルは、透過スペクトルからも容易に導出できる)。
「分析器/コントローラ」は、システムのデータ収集及び制御を容易にするシステムを意味する。コントローラは、単一の統合電子エンクロージャ(single integrated electronic enclosure)であるか、複数の分散要素(multiple distributed element)を含むこともできる。制御要素は、プローブチップ及び/又はサンプルの位置決め及び/又は走査のための制御を提供し得る。それらはまた、プローブの偏向、動作、又はその他の応答に関するデータを収集し、放射線源の電力、偏光、ステアリング、フォーカス、及び/又はその他の機能を制御することもできる。制御要素などは、コンピュータプログラム方法又はデジタル論理方法を含むことができ、様々なコンピューティングデバイス(コンピュータ、パーソナル電子デバイス)、アナログ及び/又はデジタル離散回路部品(トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオードなど)、プログラマブルロジック、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路又はその他の回路要素の任意の組み合わせを使用して実装することができる。メモリから実行できるコンピュータプログラムを格納するように構成されたメモリ要素は、本明細書に説明されたプロセスの1つ以上を実行するために、個別の回路構成要素と共に実装できる。
図面全体を通して、参照番号は、参照要素間の対応関係を示すために再使用される場合がある。図面は、本明細書に記載の例示的な実施形態を説明するために提供され、本開示の範囲を制限することを意図するものではない。
上記の実施形態を説明するために、AFMカンチレバープローブが使用されたが、上記の表面感知技術は、他の形態の走査型プローブにも適用されることができ、例えば、音叉プローブ又は鋭いプローブが取り付けられたMEMSデバイスはチップとサンプルとの間の相互作用によってデバイスの1つ以上の共振が移動する可能性がある。
一実施形態において、局所的な熱膨張力は、カンチレバー振動の正常モードとねじりモードとの間の結合によって水平偏向の変化を誘発することができる。結果として生じるfLでの水平偏向信号は、fMで外部変調源156との非線形周波数混合を受けることができる。
図10A~図10Cは、新しい変調方式の原理を示す。図10Aは、サンプル位置/関心領域に向けられた励起源「S」を用いて、サンプルと相互作用するプローブの概略図を示す。一般的に、IR放射線の量は、図10Aに示すように、サンプル吸収が厚さに比例して線形的に拡張するランベルトベール(Beer-Lambert)の法則によって決められる。サンプルがパルス型IR放射線を吸収した後、結果として生成された光熱音響波は、図10Bに示すように、ストークの法則(Stokes Law)によってサンプルを介して伝播される。
式2b B(d)=B0e-βd(ストークの法則)
これらの図は、ピエゾ電気スキャナ(piezo electric scanner)158(サンプル又はプローブはスイッチング源(switched source)156を使用して変調され得る)を使用して液中測定のための照明の2つの異なる構成を示す。第1の場合(図12-参照番号は図2Bに対応)では、IRビーム140は上部から出てサンプル142に到達する前にウォーターメニスカス(water meniscus)160を介して伝播される。第2の場合(図13)では、照明はスキャナ158が結合された中間IR範囲において透明なプリズム162を使用して(ATRのような)全反射で行われる。この最後の構成は、サンプルがプリズム表面の上部に蒸着される必要があるため、より制限的である。この場合、プリズムがサンプル調製に適合しない場合があるため、プリズムの材料と大きさを考慮する必要がある。図12の構成では、サンプルは光が通過する必要がないため、IR範囲で透明でない基板に取り付けることができる。
ナノメートル単位でAFM-IRの浸透深さを推定するために、サンプルに較正手順(calibration procedure)を適用することができる。例えば、特定の機械的及び熱的特性を持つ既知のサンプルで測定を行うことにより、サンプル高さ較正によって異なる周波数でプロービング深さを定量化できる。機械的特性及び熱的特性について事前知識を有するが、光学的特性は未知の新規のサンプルに情報を適用することによって、プロービング深さを新しい未知のサンプルで較正することができる。
本発明を実行する発明者によって考慮された特定の実施形態が上記に開示されたが、本発明の実施はこれらに制限されない。本発明の特徴に対する様々な追加、修正及び再構成は、根本的な発明概念の思想及び範囲を逸脱することなく行うことができることは明らかであろう。
Claims (26)
- 走査型プローブ顕微鏡を用いて定量的に制御されたプロービング深さ及び体積でサンプルのサブミクロン領域に関する分光情報を得る方法であって、
前記走査型プローブ顕微鏡のプローブを前記サンプルの領域と相互作用させるステップと、
放射線ビームで前記サンプルを照明するステップと、
前記プローブ又は前記サンプルを変調周波数fMで変調するステップと、
側波帯周波数fD=|fL-fM|が前記プローブの共振周波数と実質的に同一であるように放射線ビーム変調周波数fLで前記放射線ビームを変調するステップと、
入射放射線の吸収による前記側波帯周波数fDでのプローブ応答を測定するステップと、
前記サンプルの領域の吸収スペクトルを示す信号を構成するために前記プローブの応答を分析するステップと、
前記放射線ビーム変調周波数fL及び前記変調周波数fMの少なくとも1つを調整して前記サンプルの上面からのプロービング深さ及び前記信号のプロービング体積の少なくとも1つを制御するステップと、
を含み、
前記変調周波数f M は、前記プローブのプローブ共振周波数と独立して前記サンプルに適用される、方法。 - a)プローブ共振周波数でfDを維持するためにfMを調整しつつ前記放射線ビーム変調周波数fLを調整するステップと、b)前記プローブと前記サンプルとの間の相互作用力を調整するステップと、のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記相互作用力は、周波数fMで変調の振幅を変化させることによって調整される請求項2に記載の方法。
- 前記相互作用力は、前記プローブ又は前記サンプルに加えられる応力を制御することによって調整される請求項2に記載の方法。
- 前記走査型プローブ顕微鏡は、接触、間欠的接触、タップピング又は非接触モードの少なくとも1つで作動する請求項2に記載の方法。
- 前記変調周波数fMは、前記プローブに印加され、前記プローブの接触又は自由空気共振と実質的に等しく、前記信号を増加させる請求項1に記載の方法。
- 前記側波帯周波数fD=|m×fL+n×fM|であり、m及びnは正又は負の整数である請求項1に記載の方法。
- 前記放射線ビーム変調周波数fLは、0.5MHzよりも大きい請求項1に記載の方法。
- 前記放射線ビーム変調周波数fLは、1MHzよりも大きい請求項1に記載の方法。
- 前記放射線ビーム変調周波数fLは、2MHzよりも大きい請求項1に記載の方法。
- 前記プロービング深さは、前記サンプルの前記上面から100nm未満である請求項1に記載の方法。
- 前記プロービング深さは、前記サンプルの前記上面から50nm未満である請求項1に記載の方法。
- 前記プロービング深さは、前記サンプルの上面から30nm未満である請求項1に記載の方法。
- 前記放射線ビームは、UV-Vis-IR-THz範囲をカバーする約200nm~300μm波長範囲の電磁波である請求項1に記載の方法。
- 前記吸収スペクトルを示す信号は、前記プロービング深さを較正するために複数の周波数で測定される請求項1に記載の方法。
- 複数の周波数における前記測定は、前記サンプルの表面下の特性から最表面層の特性を分離するのに使用される請求項15に記載の方法。
- 複数の周波数における前記測定は、前記サンプルの埋め込まれた表面下の特性を測定するのに使用される請求項15に記載の方法。
- 前記サンプル及び前記プローブは、液体環境にある請求項2に記載の方法。
- 前記液体環境からの前記信号に対する寄与は、前記調整するステップの結果として実質的に抑制される請求項18に記載の方法。
- 走査型プローブ顕微鏡を使用して液体環境中のサンプルのサブミクロン領域に関する分光情報を得る方法であって、
前記方法は、
前記走査型プローブ顕微鏡のプローブを前記サンプルの領域と相互作用させるステップと、
放射線ビームで前記サンプルを照明するステップと、
プローブ又は前記サンプルを周波数fMで変調するステップと、
側波帯周波数fD=|fL-fM|が前記プローブの共振と実質的に同一であるように放射線ビーム変調周波数fLで前記放射線ビームを変調するステップと、
入射放射線の吸収による前記側波帯周波数fDでプローブ応答を測定するステップと、
前記放射線ビーム変調周波数fL及びfMの少なくとも1つを調整して前記サンプルの表面からのプロービング深さ及び信号のプロービング体積の少なくとも1つを制御するステップと、
前記液体環境からの前記信号への寄与が実質的に抑制される前記サンプルの光学特性を示す前記信号を構成するステップと、
を含み、
f M は、前記プローブのプローブ共振周波数と独立して前記サンプルに適用される、方法。 - a)プローブ共振周波数でfDを維持するためにfMを調整しつつ前記放射線ビーム変調周波数fLを調整するステップと、b)前記プローブと前記サンプルとの間の相互作用力を調整するステップと、のうちの少なくとも1つをさらに含む請求項20に記載の方法。
- 前記放射線ビームは、前記サンプルの上又は下から出る請求項20に記載の方法。
- 前記放射線ビームは、プリズムなしで前記サンプルの上又は下から出る請求項20に記載の方法。
- 前記サンプル及び前記プローブは、特別な液体セルなしで液体に完全に浸漬されている請求項20に記載の方法。
- 定量的に制御されたプロービング深さ及び体積を有するサンプルのサブミクロン領域に関する分光情報を得るための装置であって、
プローブがある走査型プローブ顕微鏡と、
放射線源と、
放射線源変調器と、
プローブ応答検出器と、
を含み、
前記装置は、
少なくとも1つの放射線源からの複数の放射線波長の放射線ビームで前記サンプルを照明し、変調周波数fM で前記プローブを変調し、少なくとも1つの放射線ビーム変調周波数fLで光ビームを変調し、入射放射線の吸収によって少なくとも1つの側波帯周波数fDで前記プローブの応答を測定し、前記変調周波数fM又は前記放射線ビーム変調周波数fLの少なくとも1つを自動的に調整し、及び前記プローブの応答は前記サンプルの領域の吸収スペクトルを示す信号を構成するために分析するように構成され、
前記変調周波数f M は、前記プローブのプローブ共振周波数と独立して前記サンプルに適用される、
装置。 - 前記装置は、前記サンプルの上面からのプロービング深さ及び前記吸収スペクトルを示す信号のプロービング体積の少なくとも1つを制御するために前記放射線ビーム変調周波数fLをさらに調整する請求項25に記載の装置。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060222047A1 (en) | 2005-04-05 | 2006-10-05 | Michael Reading | Method and apparatus for localized infrared spectrocopy and micro-tomography using a combination of thermal expansion and temperature change measurements |
US20120204296A1 (en) | 2011-01-05 | 2012-08-09 | Craig Prater | Multiple modulation heterodyne infrared spectroscopy |
JP2013534323A (ja) | 2010-08-13 | 2013-09-02 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 分子共鳴の鏡像力顕微鏡 |
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---|---|---|---|---|
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JP2013534323A (ja) | 2010-08-13 | 2013-09-02 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 分子共鳴の鏡像力顕微鏡 |
US20120204296A1 (en) | 2011-01-05 | 2012-08-09 | Craig Prater | Multiple modulation heterodyne infrared spectroscopy |
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