JPH05181064A - 透過型近接場走査型顕微鏡 - Google Patents
透過型近接場走査型顕微鏡Info
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- JPH05181064A JPH05181064A JP3359477A JP35947791A JPH05181064A JP H05181064 A JPH05181064 A JP H05181064A JP 3359477 A JP3359477 A JP 3359477A JP 35947791 A JP35947791 A JP 35947791A JP H05181064 A JPH05181064 A JP H05181064A
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- JP
- Japan
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- sample
- optical waveguide
- field scanning
- transmission type
- light
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
- G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 透過型近接場走査型顕微鏡において、試料面
からの散乱光の影響を除去しＳ／Ｎ比を向上させる。 【構成】 試料台上に載置した試料の観察点に該試料台
を介して裏面から照明光を照射する光照射手段と、前記
試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段とを備えた
透過型近接場走査型顕微鏡であって、前記プローブ手段
として、２系統の光導波部をもつ光導波路を用い、前記
２系統の光導波部の各先端部と試料面との距離を互いに
異ならせるとともに、前記２系統の光導波部それぞれか
ら検出された光強度の差に基づき観察出力を得る。
からの散乱光の影響を除去しＳ／Ｎ比を向上させる。 【構成】 試料台上に載置した試料の観察点に該試料台
を介して裏面から照明光を照射する光照射手段と、前記
試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段とを備えた
透過型近接場走査型顕微鏡であって、前記プローブ手段
として、２系統の光導波部をもつ光導波路を用い、前記
２系統の光導波部の各先端部と試料面との距離を互いに
異ならせるとともに、前記２系統の光導波部それぞれか
ら検出された光強度の差に基づき観察出力を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、透過型近接場走査型顕
微鏡に関し、特に該顕微鏡において試料面からの散乱光
の影響を低減させＳ／Ｎ比を向上させる技術に関する。
微鏡に関し、特に該顕微鏡において試料面からの散乱光
の影響を低減させＳ／Ｎ比を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、透過型近接場走査型顕微鏡にお
いては、三角プリズムで構成された試料台の上に被観察
試料を載置し、照明光を該プリズムの下から試料の裏面
で全反射するように導入する。この時、試料表面には試
料表面からの距離により指数関数的に減衰するエバネッ
セント波が生じる。このエバネッセント波の強度を、先
端に微小開口を設けたプローブを通して、例えばフォト
マルチプライヤのような高感度の検出器で検出し、試料
の表面形状や屈折率分布を高い縦分解能で得る。また、
この時の横分解能は、照明光の波長によらず、前記プロ
ーブ先端の微小開口の径のみで決まる。従って、前記照
明光の波長よりも小さな開口を用いることにより、通常
の光学顕微鏡の理論分解能よりも高い縦横分解能を持っ
た顕微鏡が得られる。
いては、三角プリズムで構成された試料台の上に被観察
試料を載置し、照明光を該プリズムの下から試料の裏面
で全反射するように導入する。この時、試料表面には試
料表面からの距離により指数関数的に減衰するエバネッ
セント波が生じる。このエバネッセント波の強度を、先
端に微小開口を設けたプローブを通して、例えばフォト
マルチプライヤのような高感度の検出器で検出し、試料
の表面形状や屈折率分布を高い縦分解能で得る。また、
この時の横分解能は、照明光の波長によらず、前記プロ
ーブ先端の微小開口の径のみで決まる。従って、前記照
明光の波長よりも小さな開口を用いることにより、通常
の光学顕微鏡の理論分解能よりも高い縦横分解能を持っ
た顕微鏡が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
透過型近接場走査型顕微鏡においては、前記プローブに
よって検出されるエバネッセント波の強度が非常に小さ
いため、試料表面からの散乱光によって観察信号のＳ／
Ｎ比が低下するという不都合があった。すなわち、照明
光の波長に比べ小さな表面構造のみを持つような試料で
あっても試料表面での散乱光を全くなくすことは不可能
であり、さらに波長に比べ大きな表面構造をもつ試料で
は、試料表面からの散乱光が非常に大きくなり、この散
乱光が検出されるエバネッセント波に対し大きなバック
グラウンドとなり信号のＳ／Ｎ比を悪化させていた。
透過型近接場走査型顕微鏡においては、前記プローブに
よって検出されるエバネッセント波の強度が非常に小さ
いため、試料表面からの散乱光によって観察信号のＳ／
Ｎ比が低下するという不都合があった。すなわち、照明
光の波長に比べ小さな表面構造のみを持つような試料で
あっても試料表面での散乱光を全くなくすことは不可能
であり、さらに波長に比べ大きな表面構造をもつ試料で
は、試料表面からの散乱光が非常に大きくなり、この散
乱光が検出されるエバネッセント波に対し大きなバック
グラウンドとなり信号のＳ／Ｎ比を悪化させていた。
【０００４】従って、本発明の目的は、従来の顕微鏡に
おける問題点に鑑み、試料表面での散乱光の影響を低減
させて観察信号のＳ／Ｎ比を向上させることにある。
おける問題点に鑑み、試料表面での散乱光の影響を低減
させて観察信号のＳ／Ｎ比を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、試料台上に載置した試料の観察点
に該試料台を介して裏面から照明光を照射する光照射手
段と、前記試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段
とを備えた透過型近接場走査型顕微鏡が提供され、該顕
微鏡は前記プローブ手段として、複数系統の光導波部を
もつ光導波路を用いたことを特徴とする。
め、本発明によれば、試料台上に載置した試料の観察点
に該試料台を介して裏面から照明光を照射する光照射手
段と、前記試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段
とを備えた透過型近接場走査型顕微鏡が提供され、該顕
微鏡は前記プローブ手段として、複数系統の光導波部を
もつ光導波路を用いたことを特徴とする。
【０００６】また、本発明によれば、前記透過型近接場
走査型顕微鏡において、前記プローブ手段として、２系
統の光導波部をもつ光導波路を用い、前記２系統の光導
波部の各先端部と試料面との距離を互いに異ならせると
ともに、前記２系統の光導波部それぞれから検出された
光強度の差に基づき観察出力を得ることを特徴とする。
走査型顕微鏡において、前記プローブ手段として、２系
統の光導波部をもつ光導波路を用い、前記２系統の光導
波部の各先端部と試料面との距離を互いに異ならせると
ともに、前記２系統の光導波部それぞれから検出された
光強度の差に基づき観察出力を得ることを特徴とする。
【０００７】
【作用】上述のような透過型近接場走査型顕微鏡におい
ては、前記試料台を介して試料裏面から照射される照明
光により試料表面で生成されるエバネッセント波は、試
料表面からの距離に伴ない指数関数的に減少する。一
方、試料表面での散乱光は近接場領域においては、ほと
んど距離依存性を示さない上、試料表面の微細構造にも
依存しない。
ては、前記試料台を介して試料裏面から照射される照明
光により試料表面で生成されるエバネッセント波は、試
料表面からの距離に伴ない指数関数的に減少する。一
方、試料表面での散乱光は近接場領域においては、ほと
んど距離依存性を示さない上、試料表面の微細構造にも
依存しない。
【０００８】従って、上述のように、前記プローブ手段
として複数系統の光導波部をもつ光導波路を用いること
により、各光導波部から検出された光信号を用いて散乱
光の影響を除去することができる。
として複数系統の光導波部をもつ光導波路を用いること
により、各光導波部から検出された光信号を用いて散乱
光の影響を除去することができる。
【０００９】例えば、前記プローブ手段として、２系統
の光導波部をもつ光導波路を用い、これら２系統の光導
波部の試料面からの距離を互いに異ならせることによ
り、先端部が試料面により近い光導波部からは前記エバ
ネッセント波と散乱光の双方を含む信号が得られ、一方
試料面からより遠い光導波部からは散乱光に対応する信
号が得られる。従って、これら各光導波部から検出され
た光強度の差を求めることにより、ピックアップされる
光信号の内の散乱光成分を取り除きエバネッセント波成
分のみを得ることができる。これにより、散乱光による
高いレベルのバックグラウンド信号を除去あるいは大幅
に減少させることができ、検出信号のＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。
の光導波部をもつ光導波路を用い、これら２系統の光導
波部の試料面からの距離を互いに異ならせることによ
り、先端部が試料面により近い光導波部からは前記エバ
ネッセント波と散乱光の双方を含む信号が得られ、一方
試料面からより遠い光導波部からは散乱光に対応する信
号が得られる。従って、これら各光導波部から検出され
た光強度の差を求めることにより、ピックアップされる
光信号の内の散乱光成分を取り除きエバネッセント波成
分のみを得ることができる。これにより、散乱光による
高いレベルのバックグラウンド信号を除去あるいは大幅
に減少させることができ、検出信号のＳ／Ｎ比を向上さ
せることができる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の１実施例に係わる透過型近
接場走査型顕微鏡の概略の構成を示す。同図の顕微鏡
は、被観察試料を載置するための試料台となる三角プリ
ズム３と、試料１を裏面から全反射が起こるように照明
するための半導体レーザのような光源５と、試料１に対
向する光プローブ７と、この光プローブ７を試料１の表
面に対し走査するＸＹＺスキャナ９と、該ＸＹＺスキャ
ナ９を駆動するＸＹＺドライバ１１と、光プローブ７か
らの光を検出する光検出ユニット１３と、光検出ユニッ
ト１３からの信号を処理する信号処理ユニット１５と、
表示装置１７となどによって構成される。
接場走査型顕微鏡の概略の構成を示す。同図の顕微鏡
は、被観察試料を載置するための試料台となる三角プリ
ズム３と、試料１を裏面から全反射が起こるように照明
するための半導体レーザのような光源５と、試料１に対
向する光プローブ７と、この光プローブ７を試料１の表
面に対し走査するＸＹＺスキャナ９と、該ＸＹＺスキャ
ナ９を駆動するＸＹＺドライバ１１と、光プローブ７か
らの光を検出する光検出ユニット１３と、光検出ユニッ
ト１３からの信号を処理する信号処理ユニット１５と、
表示装置１７となどによって構成される。
【００１１】光プローブ７は、例えば図２に示されるよ
うに、２芯の光ファイバを用いて構成される。そして、
このような光ファイバのコア部ＣＡおよびＣＢの先端部
の試料面からの高さは互いに異なるよう構成される。ま
た、各コアＣＡおよびＣＢの間隔は伝播光同志の相互作
用がない程度に近づける。さらに、各コアＣＡおよびＣ
Ｂの上部端には前記光検出ユニット１３に含まれる２つ
の光検出器ＤＡおよびＤＢがそれぞれ各コアＣＡおよび
ＣＢの光が検出できる位置に配置されている。なお、各
光検出器ＤＡおよびＤＢの大きさを考慮して、各コア部
ＣＡおよびＣＢの間隔は検出器側で、例えば光プローブ
７を構成する２芯光ファイバのクラッド部ＣＬに切込み
を設けることにより広げられている。なお、各光検出器
ＤＡおよびＤＢとしては、例えばフォトマルチプライヤ
のような高感度の光検出器が使用される。
うに、２芯の光ファイバを用いて構成される。そして、
このような光ファイバのコア部ＣＡおよびＣＢの先端部
の試料面からの高さは互いに異なるよう構成される。ま
た、各コアＣＡおよびＣＢの間隔は伝播光同志の相互作
用がない程度に近づける。さらに、各コアＣＡおよびＣ
Ｂの上部端には前記光検出ユニット１３に含まれる２つ
の光検出器ＤＡおよびＤＢがそれぞれ各コアＣＡおよび
ＣＢの光が検出できる位置に配置されている。なお、各
光検出器ＤＡおよびＤＢの大きさを考慮して、各コア部
ＣＡおよびＣＢの間隔は検出器側で、例えば光プローブ
７を構成する２芯光ファイバのクラッド部ＣＬに切込み
を設けることにより広げられている。なお、各光検出器
ＤＡおよびＤＢとしては、例えばフォトマルチプライヤ
のような高感度の光検出器が使用される。
【００１２】さらに、各光検出器ＤＡおよびＤＢの出力
は信号処理ユニット１５内に設けられたゲイン調整アン
プ１９Ａおよび１９Ｂを介して差動増幅器２１の入力に
供給されている。
は信号処理ユニット１５内に設けられたゲイン調整アン
プ１９Ａおよび１９Ｂを介して差動増幅器２１の入力に
供給されている。
【００１３】以上のような構成を有する透過型近接場走
査型顕微鏡においては、光源５（図１）からの照明光に
基づき、試料１表面にエバネッセント波が生ずる。そし
て、光プローブ７の２本のコア部ＣＡおよびＣＢの内、
その先端が試料面に近いコア部ＣＡからは、試料１表面
のエバネッセント波強度と散乱光強度との和に対応する
光がピックアップされ光検出器ＤＡに入る。一方、先端
部と試料表面との距離が遠いコア部ＣＢからは、エバネ
ッセント波はほとんどピックアップされず、散乱光のみ
がピックアップされ光検出器ＤＢに入る。
査型顕微鏡においては、光源５（図１）からの照明光に
基づき、試料１表面にエバネッセント波が生ずる。そし
て、光プローブ７の２本のコア部ＣＡおよびＣＢの内、
その先端が試料面に近いコア部ＣＡからは、試料１表面
のエバネッセント波強度と散乱光強度との和に対応する
光がピックアップされ光検出器ＤＡに入る。一方、先端
部と試料表面との距離が遠いコア部ＣＢからは、エバネ
ッセント波はほとんどピックアップされず、散乱光のみ
がピックアップされ光検出器ＤＢに入る。
【００１４】従って、これら各光検出器ＤＡおよびＤＢ
の出力を、それぞれゲイン調整アンプ１９Ａおよび１９
Ｂを介して差動増幅器２１に入力し、両信号の差を取る
ことにより、エバネッセント波強度にのみ対応する信号
を得ることができる。なお、ゲイン調整アンプ１９Ａお
よび１９Ｂは光プローブ７の２本のコアＣＡおよびＣＢ
の光減衰量の違いや光検出器ＤＡおよびＤＢの効率の差
による信号の散乱光成分の僅かな相違を補償し散乱光成
分を確実に打消すことができるようにするものである。
の出力を、それぞれゲイン調整アンプ１９Ａおよび１９
Ｂを介して差動増幅器２１に入力し、両信号の差を取る
ことにより、エバネッセント波強度にのみ対応する信号
を得ることができる。なお、ゲイン調整アンプ１９Ａお
よび１９Ｂは光プローブ７の２本のコアＣＡおよびＣＢ
の光減衰量の違いや光検出器ＤＡおよびＤＢの効率の差
による信号の散乱光成分の僅かな相違を補償し散乱光成
分を確実に打消すことができるようにするものである。
【００１５】図３は、光プローブ７の詳細な形状などを
示すものである。図３の（ａ）は光プローブ７の先端部
付近の側面図であり、同図（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断
面図である。このような光プローブ７の試料側端面２３
には２本のコア部ＣＡおよびＣＢが互いに異なる高さで
突出してプローブ先端部を構成している。
示すものである。図３の（ａ）は光プローブ７の先端部
付近の側面図であり、同図（ｂ）はＡ−Ａ線に沿った断
面図である。このような光プローブ７の試料側端面２３
には２本のコア部ＣＡおよびＣＢが互いに異なる高さで
突出してプローブ先端部を構成している。
【００１６】このような光プローブ７を制作するには、
例えば、２芯の光ファイバの各コア部の組成が僅かに異
なるものを用意する。そして、このような２芯光ファイ
バをフッ酸のバッファ液で端面からエッチングを行なう
ことにより、２本のコア部およびクラッド部ＣＬのエッ
チング速度の違いから、図３の（ａ）に示すような試料
側端面２３の形状が得られる。なお、各コア部ＣＡおよ
びＣＢの先端部の形状は特に図示のものに限定されない
が、両者の試料面からの高さが異なる必要がある。
例えば、２芯の光ファイバの各コア部の組成が僅かに異
なるものを用意する。そして、このような２芯光ファイ
バをフッ酸のバッファ液で端面からエッチングを行なう
ことにより、２本のコア部およびクラッド部ＣＬのエッ
チング速度の違いから、図３の（ａ）に示すような試料
側端面２３の形状が得られる。なお、各コア部ＣＡおよ
びＣＢの先端部の形状は特に図示のものに限定されない
が、両者の試料面からの高さが異なる必要がある。
【００１７】図４は、光プローブ７の他の構成例を示
す。この例においては、光プローブ７を構成する２芯光
ファイバの検出器側の端部の各コア部間の距離を十分離
し、各光検出器ＤＡおよびＤＢを容易に適切な位置に配
置できるようにしたものである。すなわち、２芯光ファ
イバ２５の検出器側端部を中心から山型に斜めにカット
し、各斜面に２本の単芯光ファイバ２７および２９を融
着したものである。この場合、２芯光ファイバ２５の各
コア部ＤＡおよびＤＢに対向して各単芯光ファイバ２７
および２９のコア部が配置される。
す。この例においては、光プローブ７を構成する２芯光
ファイバの検出器側の端部の各コア部間の距離を十分離
し、各光検出器ＤＡおよびＤＢを容易に適切な位置に配
置できるようにしたものである。すなわち、２芯光ファ
イバ２５の検出器側端部を中心から山型に斜めにカット
し、各斜面に２本の単芯光ファイバ２７および２９を融
着したものである。この場合、２芯光ファイバ２５の各
コア部ＤＡおよびＤＢに対向して各単芯光ファイバ２７
および２９のコア部が配置される。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数系
統、少なくとも２系統、の光導波部をもつ光導波路を光
プローブとして使用し、各光導波部から検出された光強
度の差に基づき観察出力を得るようにしたから、試料表
面からの散乱光の影響をほとんど取り除きエバネッセン
ト波信号に的確に対応する出力信号を得ることができ
る。従って、例えば透過型近接場走査型顕微鏡の散乱光
によるバックグラウンドノイズを大幅に軽減し、Ｓ／Ｎ
比の良好な画像信号を得ることができる。
統、少なくとも２系統、の光導波部をもつ光導波路を光
プローブとして使用し、各光導波部から検出された光強
度の差に基づき観察出力を得るようにしたから、試料表
面からの散乱光の影響をほとんど取り除きエバネッセン
ト波信号に的確に対応する出力信号を得ることができ
る。従って、例えば透過型近接場走査型顕微鏡の散乱光
によるバックグラウンドノイズを大幅に軽減し、Ｓ／Ｎ
比の良好な画像信号を得ることができる。
【図１】本発明の１実施例に係わる透過型近接場走査型
顕微鏡の概略の構成を示すブロック図である。
顕微鏡の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置に使用されている光プローブから信
号処理ユニットに至る部分の詳細な構成を示す説明図で
ある。
号処理ユニットに至る部分の詳細な構成を示す説明図で
ある。
【図３】図１の装置に使用されている光プローブ７の先
端部付近の詳細な構造を示す側面図（ａ）、およびＡ−
Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。
端部付近の詳細な構造を示す側面図（ａ）、およびＡ−
Ａ線に沿った断面図（ｂ）である。
【図４】図１の装置に使用可能な光プローブの他の構成
例を示す部分的説明図である。
例を示す部分的説明図である。
１ 試料 ３ プリズム ５ 光源 ７ 光プローブ ９ ＸＹＺスキャナ １１ ＸＹＺドライバ １３ 光検出ユニット １５ 信号処理ユニット １７ 表示装置 １９Ａ，１９Ｂ ゲイン調整アンプ ２１ 差動増幅器 ＣＡ，ＣＢ コア部 ＣＬ クラッド部
Claims (2)
- 【請求項１】 試料台上に載置した試料の観察点に該試
料台を介して裏面から照明光を照射する光照射手段と、
前記試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段とを備
えた透過型近接場走査型顕微鏡であって、 前記プローブ手段として、複数系統の光導波部をもつ光
導波路を用いたことを特徴とする透過型近接場走査型顕
微鏡。 - 【請求項２】 試料台上に載置した試料の観察点に該試
料台を介して裏面から照明光を照射する光照射手段と、
前記試料に対し相対的に走査可能なプローブ手段とを備
えた透過型近接場走査型顕微鏡であって、 前記プローブ手段として、２系統の光導波部をもつ光導
波路を用い、前記２系統の光導波部の各先端部と試料面
との距離を互いに異ならせるとともに、前記２系統の光
導波部それぞれから検出された光強度の差にもとづき観
察出力を得ることを特徴とする透過型近接場走査型顕微
鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3359477A JPH05181064A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 透過型近接場走査型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3359477A JPH05181064A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 透過型近接場走査型顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181064A true JPH05181064A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18464701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3359477A Pending JPH05181064A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 透過型近接場走査型顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05181064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109682995A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-26 | 仪晟科学仪器(嘉兴)有限公司 | 一种散射式低温扫描近场光学显微镜 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3359477A patent/JPH05181064A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109682995A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-26 | 仪晟科学仪器(嘉兴)有限公司 | 一种散射式低温扫描近场光学显微镜 |
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