JPH0368340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は供試物体の内部構造まで観測可能な
顕微鏡、特にエネルギー線を物体に投射するとそ
の物体の磁気的特性が変化することに着目し、検
出出力を磁気信号出力とした走査磁気顕微鏡に関
する。

近年レーザ光、超音波、熱波等のエネルギー線
を供試物体に投射して供試物体の構造を観測する
顕微鏡が多種提案され開発されている。しかしな
がらこれら従来の顕微鏡の多くはその出力が電子
的に導出されるものであり物体の内部構造まで観
測するには限界があつた。

この発明の目的は上記した従来の顕微鏡の欠点
を解消し物体の内部構造まで観測し得るまつたく
新たな原理に基づく顕微鏡を提供するにある。

一般的に、物体にレーザ光、超音波あるいは熱
波等のエネルギー線を断続的にスポツトサイズで
照射すると局部的にエネルギーの吸収、熱波の発
生・伝搬、弾性波の発生・伝搬など各種の状態変
化が生じることが知られている。これらのエネル
ギーによる状態変化は微視的にみて試料物体の物
理的性質に依存するものであり、この状態変化は
試料物体の透磁率の変化から、磁気モーメントの
変化・振動や電磁誘導の条件変化や、磁気歪効果
などの磁気信号として検出可能である。このこと
に着目しこの発明の走査磁気顕微鏡は断続的なエ
ネルギー線をスポツト的に供試物体に投射すると
ともに、供試物体を左右前後の二次元に走査し、
各走査スポツト毎の磁気的特性変化を磁気センサ
で検出しその出力を２次元表示するようにしてい
る。すなわちこの発明の走査磁気顕微鏡は上記目
的を達成するために、供試物体と接合されて一体
的に設けられる磁気センサと、断続的にエネルギ
ー線を放射するエネルギー線源と、このエネルギ
ー線源よりのエネルギー線を集束して尖鋭化し、
供試物体に投射するエネルギー集束手段と、前記
磁気センサと一体化される供試物体を二次元走査
する手段と、前記磁気センサよりの、前記エネル
ギー線投射による供試物体の磁気的特性変化に対
応した出力を受けて二次元表示する手段とより構
成されている。

以下、図面に示す実施例によりこの発明を詳細
に説明する。

図面はエネルギー源としてレーザ光を用いた走
査磁気顕微鏡を示している。

図面において１はレーザ光源であつて連続した
レーザ光ａを放射するようになつている。２は断
続（チヨツピング）機構であり駆動部３よりの信
号に基いて、連続的なレーザ光ａを断続的なレー
ザ光ｂに変換する。４は断続的なレーザ光ｂを尖
鋭なレーザ光ｃとして供試物体５に投射するため
の集束レンズである。

供試物体５には磁気センサ６が一体的に接合さ
れており、これらでセンサ部７を形成している。
このセンサ部７は走査器８の制御により左右前後
に二次元走査可能なように構成されている。二次
元走査機構については図示を省略しているがこれ
自体は周知の走査機構が使用される。なお上記磁
気センサはフラツクスゲート型を用いているが、
さらに磁気検出を高感度とするためにスキツド
（SQUID）型を用いてもよい。

９はプリアンプであつて、磁気センサ６よりの
磁気検出信号を増幅するための回路である。１０
はロツクイン増幅部であつてプリアンプ９よりの
信号を受け、駆動部３よりのレーザ光を断続する
信号に同期しかつ一定の遅れを持つタイミングで
磁気検出信号を出力するようになつている。１１
は画像表示部であつて、ロツクイン増幅器１０よ
りの磁気検出信号を受け、走査器８によるセンサ
部７の二次元走査に対応した画像表示を行なう。

以上のように構成される走査磁気顕微鏡におい
て、供試物体の観測を行なう場合には先ず供試物
体５を図に示すように磁気センサ６に接合装着
し、この供試物体５が装着されたセンサ部７を、
走査器８の制御により走査開始点に移動させる。
そして、集光レンズ４よりスポツトレーザ光ｃを
供試物体５に投射する。断続されたスポツトレー
ザ光ｃが供試物体５に投射されるとその衝撃によ
り供試物体５のスポツトレーザ光ｃが投射された
微視的部分の磁気的特性が変化し、その変化が磁
気センサ６によつて検出される。検出された磁気
的変化信号はプリアンプ９を経てロツクイン増幅
器１０に入力され、さらにその出力が画像表示部
１１に加えられ、センサ部７のスポツトレーザ光
ｃが投射された位置に検出磁気に応じた輝度表示
がなされる。

以下走査器８によりセンサ部７を順次移動して
スポツトレーザ光ｃが投射される位置を移動し、
走査処理を行なうことにより画像表示部１１には
供試物体５の構造に応じた表示がなされる。

供試物体５の磁気的特性の変化は上記のように
スポツトレーザ光ｃ（エネルギー）の投射により
生じるが、一般的に供試物体にエネルギーを断続
的に照射すると熱拡散波長λは ただしｗ：断続的に照射されるエネルギー源の
周波数、 ｇ：密度、ｃ：比熱、ｋ：熱伝導率 で与えられる。この熱波のズピードと考えられる
熱拡散波長λが非常に小さく（遅く）、周波数ｗ
の−1/2乗に比例して供試物体内を伝搬してゆく
ので、数ＭHz帯の断続周波数で内部の浸透深さが
数ミクロンの情報と分解能が得られる。したがつ
てエネルギーの浸透深さを考慮しつつ、ロツクイ
ン増幅部１０の位相差を調整することで、供試物
体５の内部の断層像をきめ細かく描出することが
できる。

また上式より明かなように、スポツトレーザ光
ｃの断続周波数の変化によつても、熱波の侵透深
さのスピードが変るので、断続周波数を変えるこ
とによつて供試物体５の深さ方向の断面像を画像
表示部１１に描出することができる。

なお上記実施例において磁気センサとしてフラ
ツクスゲート型やスキツド型を使用すること上記
した通りであるが、ごく接近した磁気信号の変化
成分を扱うのでさらに具体的には差動コイル型の
ものが使用され、微分信号を出力として導出し、
地磁気変化や周辺の磁気物体建造物の影響を受け
ないように構成されている。

また上記実施例においてエネルギー線源として
レーザ光を用いているがこれに代えて、超音波、
熱波その他のエネルギー線源を用いてもよい。

さらにまた上記実施例においてセンサ部の方を
移動させて２次元走査しているが、これは逆にエ
ネルギー線源を移動するものであつてもよい。

この発明の走査磁気顕微鏡によれば、描出感度
は供試物体の熱的、弾性的性質、透磁率、電導率
に依存するところ大であるが、分解能はエネルギ
ー線のスポツトサイズにより決まるものであり、
磁気センサを極少形状のセンサにする必要がな
く、したがつて装置全体の製作が容易である。ま
た断続したエネルギー線を供試物体に投射するも
のであるからその断続周期を変えることにより物
体の内部構造まで観測することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す走査磁気顕微
鏡の構成を示す図である。 １：レーザ源、２：断続機構、３：駆動部、
４：集光レンズ、５：供試物体、６：磁気セン
サ、７：センサ部、８：走査器、９：プリアン
プ、１０：ロツクイン増幅部、１１：画像表示
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 供試物体と接合されて一体的に設けられる磁
   気センサと、断続的にエネルギー線を放射するエ
   ネルギー線源と、このエネルギー線源よりのエネ
   ルギーを集束して尖鋭化し前記供試物体に投射す
   るエネルギー線集束手段と、前記磁気センサに一
   体化される供試物体を二次元走査する手段と、前
   記磁気センサよりの、前記エネルギー線投射によ
   る供試物体の磁気的特性変化に対応した出力を受
   けて二次元表示する手段とよりなる走査磁気顕微
   鏡。