JPH0835973A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】チューブスキャナーに制約を加えることなく他
の光学系を組み合わせることのできる走査型プローブ顕
微鏡を提供する。 【構成】チューブスキャナー１はベース５の下部の上に
立てて固定されている。チューブスキャナー１の上端に
はステージ台６が固定されており、その上に透明なステ
ージ２が取り付けられている。ステージ台６とステージ
２は保持手段を構成しており、両者は一体となって、一
箇所が開口した箱体を構成している。ステージ台６とス
テージ２とで構成される箱体の内部には、その開口を通
って外側から延びたベース５の上部に支持された光学素
等３が配置されている。試料４はステージ２の上に載置
され、チューブスキャナー１によって走査される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走査型トンネル顕微鏡
や原子間力顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】

＜従来技術１＞特開昭６２−１７０２には、簡単な構成
で原子サイズレベルの高い縦横方向分解能を有する走査
型プローブ顕微鏡である走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などが提案されてい
る。

【０００３】このような走査型プローブ顕微鏡の一例で
ある原子間力顕微鏡の基本構成を図７に概略的に示す。
試料４は走査手段１の上に載置される。走査手段として
は、高い分解能を実現するため、一般にチューブ型の圧
電体スキャナー１が使用される。試料４の上方には、プ
ローブ７ａを自由端に備えるカンチレバー７が配置され
ている。測定時、カンチレバー７の自由端のプローブ７
ａは、試料４との間に原子間力が作用する距離にまで、
試料４に近づけられる。カンチレバー７の上方には変位
センサー３６が配置されており、これにより原子間力の
変動によるプローブ７ａの変位が検出される。

【０００４】＜従来技術２＞特開平５−２０３３１９に
は、走査型プローブ顕微鏡に使われている圧電体のヒス
テリシスに起因するＡＦＭ像のゆがみを補正するための
スキャナーシステムが開示されている。このスキャナー
システムでは、チューブスキャナーの変位を光学式の変
位センサーで検出し、その変位信号に基づいてＡＦＭ像
のゆがみの補正を行なっている。その概略的な構成を図
８に示す。

【０００５】チューブスキャナー１はベース５には固定
されており、その自由端にはステージ２が設けられてい
て、ステージ２の下側にはミラー３０が取り付けられて
いる。外側鏡筒３４ａと内側鏡筒３４ｂを有するレンズ
ホルダー３４がベース５に取り付けられている。外側鏡
筒３４ａはベース５に固定されており、内側鏡筒３４ｂ
は外側鏡筒３４ａの内側で摺動し得るようになってい
て、その上端にレンズ３２が固定されている。これによ
り、レンズ３２の焦点がミラー３０の反射面上に位置す
るように、レンズ３２とミラー３０の間の距離が調整し
得る。レンズホルダー３４の下方には、レンズ３２に対
するミラー３０の位置と向きの変化を検出する光学系３
５が配置されている。

【０００６】光学系３５から射出された平行光はレンズ
ホルダー３４の内側を通り、レンズ３２により集光さ
れ、ミラー３０の反射面上に焦点を結ぶ。そして、ミラ
ー３０で反射した光は、レンズ３２により平行光に戻
り、光学系３５に入射する。チューブスキャナー１がｘ
ｙｚ方向に変位すると、ミラー３０による反射光の向き
と広がり方が変化する。その変化を光学系３５で検知す
ることにより、チューブスキャナー１の変位がとらえら
れ、その変位信号に基づいてＡＦＭ像の補正が行なわれ
る。

【０００７】＜従来技術３＞特願平５−３５０９６１に
は、測定試料の表面近傍に発生するエバネッセント光の
強度を検出することにより、測定試料の表面状態たとえ
ば屈折率分布を測定し得る装置であるニアフィールド顕
微鏡が開示されている。その概略構成を図９に示す。

【０００８】チューブスキャナー１の上端にプリズム６
４が取り付けられており、試料４はプリズム６４の上面
６４ａの上に配置される。試料４は、プリズム６４と共
に、チューブスキャナー１によりｘｙ走査される。エバ
ネッセント波を発生させるための光は光源６０から射出
され、光ファイバー６１の中を伝搬し、レンズ６２によ
り平行光束となり、プリズム６４へ向けて射出される。
この平行光束の射出角度は、プリズム６４の上面６４ａ
で全反射する入射角となるように調整機構６３により調
整される。平行光束が試料４の下側の界面で全反射する
と、試料４の上側の界面の近傍にエバネッセント波が発
生する。試料４の上方には、透明なプローブ７ａを自由
端に有するカンチレバー７が配置される。プローブ７ａ
がエバネッセント波に触れると、散乱光が生じ、その一
部がプローブ７ａの内部を通り、レンズ６５を介して、
光電変換素子６６に入射し、その光量に対応した電気信
号に変換される。また、カンチレバー７の自由端にある
プローブ７ａの変位は、光てこ法に基づき、光源たとえ
ば半導体レーザー２７と二分割フォトディテクター２９
とによって検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した構成の走
査型プローブ顕微鏡では、他の光学系たとえば光学顕微
鏡や蛍光顕微鏡と組み合わせることが難しい。なぜな
ら、試料４の上方にはカンチレバー７と変位センサー３
６があり、試料の下方にはチューブスキャナー１がある
ため、対物レンズ等の光学部品を試料の近傍に配置する
ことが極めて難しいからである。

【００１０】図８に示した構成では、一般にチューブス
キャナー１は１０〜１００ｍｍの長さがあり、レンズ３
２はチューブスキャナー１の根元から細いパイプ等で支
持されているため、レンズ３２は振動等の外乱の影響を
受け易く、このためチューブスキャナー１の変位測定の
精度は低いものとなる。また、チューブスキャナー１の
軸方向の変位の検出感度を上げるためにレンズ３２の径
を大きくすると、必然的に使用するチューブスキャナー
１の外径も大きくなり、チューブスキャナー１のｘｙ走
査量は小さくなってしまう。また、装置の大型化を招く
原因ともなる。

【００１１】図９に示したニアフィールド顕微鏡では、
試料４のｘｙ走査は、試料４の載置台となっているプリ
ズム６４をチューブスキャナー１を用いて移動させるこ
とにより行なわれる。この構成では、チューブスキャナ
ー１の共振周波数が低下するため、走査速度は小さくせ
ざる得ない。本発明は、チューブスキャナーに制約を加
えることなく他の光学系を組み合わせることのできる走
査型プローブ顕微鏡を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の走査型プローブ
顕微鏡は、自由端を走査し得るチューブスキャナーと、
試料またはプローブをチューブスキャナーの自由端から
離して保持する、チューブスキャナーの自由端に固定さ
れた保持手段とを有しており、試料またはプローブとチ
ューブスキャナーの自由端との間に光学素子が配置され
る。

【００１３】

【作用】本発明では、試料またはプローブはチューブス
キャナーの自由端から所定の間隔を置いて保持される。
そして、この試料またはプローブとチューブスキャナー
の自由端との間の空間に光学素子が配置される。この光
学素子としては、光学顕微鏡の対物レンズ、ニアフィル
ード顕微鏡のプリズム、スキャナーシステムのステージ
位置検出光学系のレンズなどがあげられる。試料または
プローブはチューブスキャナーによって保持手段と一緒
に移動される。

【００１４】ここで、本発明の基本的な構成の一例を図
１に示す。チューブスキャナー１はベース５の下部の上
に立てて固定されている。チューブスキャナー１の上端
にはステージ台６が固定されており、その上に透明なス
テージ２が取り付けられている。ステージ台６とステー
ジ２は保持手段を構成しており、両者は一体となって、
一箇所が開口した箱体を構成している。ステージ台６と
ステージ２とで構成される箱体の内部には、その開口を
通って外側から延びたベース５の上部に支持された光学
素等３が配置されている。試料４はステージ２の上に載
置され、チューブスキャナー１によって走査される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について図
面を用いて説明する。 ＜第一実施例＞本発明の第一実施例の構成を図２に示
す。本実施例は、原子間力顕微鏡に倒立型蛍光顕微鏡を
組み合わせた蛍光走査型プローブ顕微鏡である。

【００１６】図２に示すように、チューブスキャナー１
は、その下端が断面Ｌ字状のベース５の下部に固定され
ており、上端にはステージ台６が取り付けられている。
ベース５の下部とステージ台６の下部には、チューブス
キャナー１の内部空間を外部と連通する開口５ａと開口
６ａがそれぞれ形成されている。ステージ台６の上には
透明なステージ２が取り付けられている。ステージ台６
とステージ２は一体となって一箇所が開口した箱体を構
成しており、この箱体の内側には、ベース５の側壁部に
固定されたアーム５ｂに支持された対物レンズ３ａが配
置されている。試料４はステージ２の上に載置され、チ
ューブスキャナー１によって走査される。試料４の上に
は、先端にプローブを有するカンチレバー７が配置され
る。

【００１７】原子間力顕微鏡は、チューブスキャナー
１、ステージ２、カンチレバー７、プローブの変位を検
出する変位検出系で構成される。変位検出系は、光てこ
方式の変位センサーであり、半導体レーザー２７、レン
ズ２８、二分割フォトディテクター２９、差動増幅器３
０で構成されている。

【００１８】カンチレバー７の自由端にあるプローブ
は、試料４の表面の凹凸に応じて上下に変位する。この
変位に応じて、二分割フォトディテクター２９の二つの
受光部２９ａと２９ｂへのビームの入射割合が変化す
る。従って、二つの受光部２９ａと２９ｂの出力の差が
プローブの変位に対応し、その信号が差動増幅器３０か
ら出力される。試料４の表面像は、たとえば、チューブ
スキャナーにｘｙ走査信号を供給して試料４のｘｙ走査
を行なうとともに、差動増幅器３０の出力に基づいてプ
ローブの上下方向位置を一定に保つサーボ制御を行な
い、そのサーボ制御信号とｘｙ走査信号と合わせて処理
することにより得られる。

【００１９】倒立顕微鏡は、照明用光源８、励起用光源
１１、コレクターレンズ９、１２、シャッター１０、１
３、光源用ハーフミラー１４、励起フィルター１５、ハ
ーフミラー１６、ダイクロイックミラー１７、対物レン
ズ３ａ、吸収フィルター１８、ミラー１９、接眼レンズ
２０、ＣＣＤ固体撮像素子２１、ＣＣＤコントロールユ
ニット２２、テレビモニター２３より構成されている。

【００２０】一般光学観察を行なう際は、励起光源側の
シャッター１３が閉じられ、励起フィルター１５と吸収
フィルター１８が外される。照明用光源８から射出され
た光はコレクターレンズ９により平行光となり、ハーフ
ミラー１４を通過後にハーフミラー１６で反射され、ベ
ース５の開口５ａ、チューブスキャナー１の内側、ステ
ージ台６の開口６ａを穴を通って対物レンズ３ａに入射
して集光され、ステージ２を透過して、試料４とカンチ
レバー７を照明する。試料４とカンチレバー７からの光
は、対物レンズ３ａに入射し、ステージ台６の開口６
ａ、チューブスキャナー１の内側、ベース５の開口５ａ
を通り、ハーフミラー１６に入る。ハーフミラー１６を
透過した光は、ミラー１９で反射され、対物レンズ２０
に入射し、ＣＣＤ固体撮像素子２１に集光される。ＣＣ
Ｄ固体撮像素子２２１からの信号はＣＣＤコントロール
ユニット２２へ送られて処理される。カンチレバー７の
観察像は十字のカーソル２４とともにテレビモニター２
３上に映し出される。このカーソル２４は、ＣＣＤコン
トロールユニット２２に接続されているスーパーインポ
ーザー２５によりテレビモニター２３上に表示され、カ
ーソルアジャスター２６を使ってテレビモニター２３に
映し出されたカンチレバー７のプローブに合わせられ
る。

【００２１】蛍光観察を行なう際は、照明光源側のシャ
ッター１０が閉じられ、励起フィルター１５と吸収フィ
ルター１８が挿入され、ハーフミラー１６がダイクロイ
ックミラー１７に置き換えられる。励起用光源１１から
射出された励起光はコレクターレンズ１２により平行光
となり、ハーフミラー１４で反射された後、続いてハー
フミラー１６で反射され、ベース５の開口５ａ、チュー
ブスキャナー１の内側、ステージ台６の開口６ａを穴を
通って対物レンズ３ａに入射して集光され、ステージ２
を透過して、試料４に集光される。励起光を受けた試料
４は蛍光を発する。蛍光は、対物レンズ３ａに入射し、
ステージ台６の開口６ａ、チューブスキャナー１の内
側、ベース５の開口５ａを通り、ハーフミラー１６に入
る。ハーフミラー１６を透過した光は、ミラー１９で反
射され、対物レンズ２０に入射し、ＣＣＤ固体撮像素子
２１に集光される。その蛍光像はテレビモニター２３に
映し出される。カンチレバー７は蛍光を発しないのでテ
レビモニター２３に写らないが、カンチレバー７のプロ
ーブの位置を示すカーソル２４が蛍光像に重ねて表示さ
れる。従って、測定したい蛍光色素のある場所をカーソ
ル２４に合わせることで、カンチレバー７と試料４の位
置合わせが行なわれる。

【００２２】本実施例の蛍光走査型プローブ顕微鏡は、
カンチレバー７の一般光学像、試料４の一般光学像と蛍
光像を得ることができる。光学観察の際、テレビモニタ
ー２３上においてカンチレバー７のプローブ位置をカー
ソル２４で置き換えているため、蛍光観察像において、
蛍光を発する任意の蛍光色素を持つもの例えば染色体な
どを容易にカンチレバー７のプローブ位置に合わせるこ
とができる。このため、任意の蛍光色素のＡＦＭ測定が
容易に行なえる。

【００２３】落射式の照明光学系では、光学観察用の対
物レンズ３ａがコンデンサーの役割も果たしているた
め、コンデンサーの軸調整は不要である。また、励起光
と蛍光の向きが逆なので、蛍光観察時に不所望な励起光
が混入することがない。

【００２４】倒立型の顕微鏡では、試料４の上の空間が
空くため、試料４のマニュピレーションが容易に行なえ
る。また、顕微鏡観察の際の試料面の傾き調整が不要で
ある。

【００２５】本実施例の構成では、対物レンズ３ａが、
ステージ２とステージ台６により作られたステージ２の
下の空間内に、チューブスキャナー１と独立したベース
５に固定されたアーム５ｂによって支持されている。従
って、チューブスキャナー１は、大きさ（径と長さ）に
関して対物レンズ３ａの制約を受けないので、比較的に
小型で共振周波数の高いものが使用できる。

【００２６】なお、光源を励起用光源１１の一つだけに
し、励起フィルター１５と吸収フィルター１８の出し入
れと、ダイクロイックミラー１７とハーフミラー１６の
取り替えとによって、カンチレバー７と試料４に入射す
る光を照明光と励起光に切り替えて光学観察と蛍光観察
を行なえるようにしてもよい。

【００２７】＜第二実施例＞第二実施例の構成を図３に
示す。本実施例は、図８に示したスキャナーシステムに
本発明を適用した例である。

【００２８】図３に示すように、チューブスキャナー１
は、その下端が断面Ｌ字状のベース５の下部に固定され
ており、上端にはステージ台６が取り付けられている。
ベース５の下部とステージ台６の下部にはそれぞれ、チ
ューブスキャナー１の内側に当たる部分に開口５ａと開
口６ａが形成されている。ステージ台６の上にはステー
ジ２が取り付けられている。ステージ２の下面にはミラ
ー３１が固定されている。ステージ台６とステージ２は
相俟って、一箇所が開口した箱体を構成している。この
箱体の内部空間内にレンズ３２が配置される。レンズ３
２はアーム５ｂによって支持され、アーム５ｂは、ベー
ス５の側壁部に上下方向に移動可能に設けられたｚステ
ージ５ｃに固定されている。レンズ３２は、ステージ台
６の開口６ａとチューブスキャナー１の内側とベース５
の開口５ａを介して、レンズ３２に対するミラー３１の
位置と向きの変化を検出する光学系３５に光学的に結合
されている。

【００２９】本実施例では、レンズ３２は短いアーム５
ｂによって支持されているので、レンズが振動等の外乱
の影響を受け難い構造となっている。これによりチュー
ブスキャナー１の変位測定の精度が向上する。この利点
はチューブスキャナー１が長い場合に特に顕著である。
また、チューブスキャナー１の軸方向の変位の検出感度
を上げるためにレンズ３２に大径のものを用いても、チ
ューブスキャナー１の径を太くする必要がなく、チュー
ブスキャナー１のｘｙ走査量の減少を招くことはない。

【００３０】＜第三実施例＞第三実施例の構成を図４に
示す。本実施例は、原子間力顕微鏡に透過型の照明光学
系を有する光学顕微鏡を組み合わせた例である。図中、
前述の実施例中の部材と同等の部材は同一の符号で示し
てある。

【００３１】原子間力顕微鏡の構成は第一実施例と同じ
であり、ここではその説明は省略する。光学顕微鏡は、
暗視野の透過照明を行なう照明ユニット５６と結像光学
系とで構成されている。

【００３２】照明用ユニット５６は、照明用光源８、コ
レクターレンズ９、視野絞り５１、マドレンズ５２、コ
ンデンサー絞り５３、コンデンサーレンズ５４、ミラー
５５を有している。照明用ユニット５６は、チューブス
キャナー１が固定されたベース５の上端部に、ステージ
台６やステージ２とは全く独立に固定されている。そし
て、照明光を上方に向けて反射するミラー５５がステー
ジ２とステージ台６によって作られたステージ２の下の
空間に位置するように配置されている。

【００３３】結像光学系は、対物レンズ３ａ、接眼レン
ズ２０、ＣＣＤ固体撮像素子２１、テレビモニター２３
で構成されている。照明法にはケラー照明等が用いられ
る。照明用光源８から発生された照明光は、コレクター
レンズ９を通って平行光となり、視野絞り５１を通過し
てマドレンズ５２に入射する。その後、照明光は、コン
デンサー絞り５３の位置でマドレンズにより一旦集光さ
れ、コンデンサーレンズ５４に入射して再び平行光とな
り、ミラー５５で上方に反射され、ステージ２を透過し
て試料４を照明する。

【００３４】試料４とカンチレバー７からの光は対物レ
ンズ３ａに入射し、接眼レンズ２０によってＣＣＤ固体
撮像素子２１に集光され、試料４とカンチレバー７の光
学像が電気信号に変換される。この電気信号はテレビモ
ニター２３へ送られ、テレビモニター２３は試料４とカ
ンチレバー７を表示する。テレビモニター２３には試料
４とカンチレバー７が一緒に表示され、カンチレバー７
のプローブが試料４のどの位置にあるのかが確認でき
る。

【００３５】本実施例では、試料の下側から透過照明を
行なっており、落射型の照明では観察し難い生体試料の
同じ領域の光学顕微鏡観察とＡＦＭ測定を容易かつ同時
に行なうことができる。また、カンチレバーのプローブ
に対する生体試料の位置を常に把握できるので、光学像
内でＡＦＭ測定したい領域を容易にプローブ位置に合わ
せることができる。従って、ＡＦＭ測定したい生体試料
の任意の領域を迅速に探し出して、その領域のＡＦＭ測
定を容易に行なうことができる。

【００３６】本実施例の構成では、照明用ユニット５６
がチューブスキャナー１とは独立に支持されており、チ
ューブスキャナー１は照明用ユニット５６の制約を受け
ないので、細くて共振周波数の高いものが使用できる。
従って、走査型プローブ顕微鏡の性能を低下させること
なく、透過照明の光学顕微鏡を組み込むことができる。

【００３７】本実施例では、走査型プローブ顕微鏡とし
て原子間力顕微鏡を用いているが、他の走査型プローブ
顕微鏡たとえば走査型トンネル顕微鏡等を用いても一向
に構わない。

【００３８】また、照明用ユニット５６の内部を適宜変
えることによって、明視野照明に代えて、蛍光、暗視
野、微分干渉、偏光等の他の観察を行なうこともでき
る。 ＜第四実施例＞第四実施例の構成を図５に示す。本実施
例は、本発明をニアフィールド顕微鏡に適用した例であ
る。

【００３９】図５に示すように、チューブスキャナー１
の上端には、断面Ｕ字状のステージ台６が固定されてお
り、その上に透明なステージ２が取り付けられている。
ステージ台６の両壁部には、向かい合った位置に開口６
ａと６ｂが形成されている。ステージ台６とステージ２
によって形成された空洞内にはプリズム６４が配置され
ている。プリズム６４の両側に支持部材６７が固定され
ており、支持部材６７はベース５の上端に取り付けられ
いる。これによりプリズム６４がステージ２の下に支持
され、ステージ２とプリズム６４の間には屈折率を整合
するマッチングオイルが設けられる。試料４はステージ
２の上に載置され、その上にはプローブ７が配置され
る。また、エバネッセント波を発生させるための光を射
出する光源６０は、光ファイバー６１を介して、そこか
ら射出される光を平行光に変えるレンズ６２に光学的に
結合されている。レンズ６２には、平行光の射出角度を
変更する調整機構６３が設けられている。図５に図示さ
れていない他の構成は、図９を用いて説明した従来例と
同じである。

【００４０】光源６０から射出された光は、光ファイバ
ー６１の中を伝搬し、端面から射出された後にレンズ６
２により平行光となり、ステージ台６の開口６ａを通っ
てプリズム６４に入射し、プリズム６４とマッチングオ
イル６８とステージ２を通過して、臨界角以上の入射角
で試料４の下側の界面に入射する。これにより、試料４
の上側の表面近傍にはエバネッセント波が現れる。試料
４の下側の界面で反射された光は、ステージ台６の開口
６ｂを通って外部に射出される。プローブ７ａはエバネ
ッセント波の存在領域内を試料表面に沿って走査され
る。この結果、プローブ７ａの先端と試料４の表面の間
の距離に対応した強度の散乱光が発生する。この散乱光
は、プローブ７ａを介して、前述したように、光電変換
素子等を用いて検出される。

【００４１】本実施例では、プリズム６４はベース５に
固定されており、走査時には、試料４の他には、ステー
ジ台６とステージ２がチューブスキャナー１によって移
動される。ステージ台６とステージ２の総重量は、プリ
ズム６４の重量に比べて軽く、したがって共振周波数は
高くなる。この結果、走査速度が向上するとともに、外
部からの振動の影響も受け難くなる。これにより、高分
解能なニアフィールド顕微鏡を実現できる。

【００４２】また、プリズム６４とチューブスキャナー
１の一方のみを交換したい場合に、交換したい部材のみ
を独立に交換できる。 ＜第五実施例＞第五実施例の構成を図６に示す。本実施
例は、本発明をプローブスキャン型の走査型プローブ顕
微鏡に適用した例である。

【００４３】図６に示すように、チューブスキャナー１
は、その上端がベース５の上部下面に固定されており、
その下端部にはレバーホルダー７０が取り付けられてい
る。レバーホルダー７０の下端にはセンサー付きカンチ
レバー７ｃが取り付けられている。カンチレバー７ｃ
は、ベース５の下部上面に載置された試料４の上に配置
される。チューブスキャナー１の下には、試料４とカン
チレバー７ｃを光学的に観察する光学系の一部を成す対
物レンズ３ａが配置されている。対物レンズ３ａは、ア
ーム５ｂによってベース５の側部に固定されている。ベ
ース５の上部には、チューブスキャナー１の内側に当た
る部分に開口５ａが形成されており、対物レンズ３ａか
らの光はチューブスキャナー１の内側を通り、その上部
の開口５ａを通って、図示していない結像光学系へ導か
れる。

【００４４】カンチレバー７ｃはチューブスキャナー１
により試料４に対して走査される。このときのカンチレ
バー７ｃの変位は、カンチレバー７ｃ内にあるセンサー
によって検出される。また、カンチレバー７ｃと試料４
は、対物レンズ３ａにより同時に観察される。この結
果、試料４に対するカンチレバー７ｃの位置が常に把握
できる。

【００４５】本実施例では、対物レンズ３ａはチューブ
スキャナー１とは全く独立に支持されており、走査型プ
ローブ顕微鏡の機能には一切影響を与えない。従って、
チューブスキャナー１の共振周波数の低下を招くことは
ない。また、チューブスキャナー１の径を太くする必要
がなく、したがってチューブスキャナーのｘｙ走査量が
減ることもない。対物レンズ３ａはカンチレバー７ｃの
プローブ７ａの真上にあるので、プローブ７ａの位置を
正確に把握できる。

【００４６】このように、本実施例はプローブスキャン
タイプの走査型プローブ顕微鏡に大変有効である。本実
施例は、プローブがカンチレバーの場合のみでなく、Ｓ
ＴＭプローブなど、他のプローブを使ったプローブスキ
ャンタイプの走査型プローブ顕微鏡にも応用できること
は言うまでもない。

【００４７】以上、いくつかの実施例について説明した
が、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々多くの変
形が可能である。

【００４８】ここで、本発明の要旨をもとめると以下の
ようになる。 １．走査型プローブ顕微鏡において、自由端を走査し得
るチューブスキャナーと、試料またはプローブをチュー
ブスキャナーの自由端から離して保持する、チューブス
キャナーの自由端に固定された保持手段とを有してお
り、試料またはプローブとチューブスキャナーの自由端
との間に光学素子が配置されることを特徴とする走査型
プローブ顕微鏡。

【００４９】２．前項１において、保持手段が試料を保
持する走査型プローブ顕微鏡。 ３．前項２において、保持手段が試料を載せる光学的に
透明なステージを有している走査型プローブ顕微鏡。

【００５０】４．前項３において、光学素子が試料を光
学的に観察する観察光学系の対物レンズである走査型プ
ローブ顕微鏡。 ５．前項３において、光学素子が試料を照明する照明光
学系の偏向光学素子である走査型プローブ顕微鏡。

【００５１】６．前項３において、光学素子がニアフィ
ールド顕微鏡に用いられるプリズムである走査型プロー
ブ顕微鏡。 ７．前項６において、プリズムがステージとの間に屈折
率整合用の流体を介在させて配置される走査型プローブ
顕微鏡。

【００５２】８．前項２において、保持手段が試料を載
せるステージとこれに固定されたミラーとを有し、光学
素子がミラーの位置と向きを検出する光学系の集光光学
素子である走査型プローブ顕微鏡。

【００５３】９．前項１において、保持手段がプローブ
を保持する走査型プローブ顕微鏡。 １０．前項９において、プローブが保持手段に支持され
たカンチレバーの自由端に設けられている走査型プロー
ブ顕微鏡。 １１．前項１０において、光学素子が試料を光学的に観
察する観察光学系の対物レンズである走査型プローブ顕
微鏡。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、チューブスキャナーに
大きさの面で制約を加えることなく他の光学系と組み合
わせることができる。すなわち、共振周波数を低下させ
ることなく、走査量の減少を招くことなく、他の光学系
を組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な構成を示す図である。

【図２】本発明の第一実施例の構成を示す図である。

【図３】本発明の第二実施例の構成を示す図である。

【図４】本発明の第三実施例の構成を示す図である。

【図５】本発明の第四実施例の構成を示す図である。

【図６】本発明の第五実施例の構成を示す図である。

【図７】原子間力顕微鏡の基本的な構成を示す図であ
る。

【図８】従来例のスキャナーシステムの構成を示す図で
ある。

【図９】従来例のニアフィールド顕微鏡の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１…チューブスキャナー、２…ステージ、３…光学素
子、６…ステージ台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査型プローブ顕微鏡において、自由端
   を走査し得るチューブスキャナーと、試料またはプロー
   ブをチューブスキャナーの自由端から離して保持する、
   チューブスキャナーの自由端に固定された保持手段とを
   有しており、試料またはプローブとチューブスキャナー
   の自由端との間に光学素子が配置されることを特徴とす
   る走査型プローブ顕微鏡。