JPH09286608A - 異方性黒鉛薄膜基板及びそれを利用した応用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｎｍからμｍ程度の穴径の微細穴を有し熱伝
導に異方性を有する異方性黒鉛薄膜基板と、その高精度
の応用装置を実現することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、高分子フィルムを出発原料と
し、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温
速度を制御しながら２５００℃以上まで焼成し、μｍ以
下の穴径の複数の微細穴を有する異方性黒鉛薄膜基板、
またはシリコンやカルシウムを含む化合物を含有した高
分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で２
５００℃以上まで焼成し、μｍ以下の穴径の複数の微細
穴を有する異方性黒鉛薄膜基板、及びその応用装置であ
る。なお、このような微細穴は、予め高分子フィルムを
加工して形成していてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細穴を有し熱伝
導性に優れた異方性黒鉛薄膜基板、及びそれを利用した
応用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、近接場光学として、ナノメートル
（ｎｍ）サイズの面領域での光情報の制御に関する検討
が行なわれている。

【０００３】その光学装置系、例えば査型近視野光学顕
微鏡の解像度等のキャリブレーションにポリマーの微小
球（数十ｎｍ径）を用いているが、コントラストが悪く
正確な解像度がわからない状態にある。

【０００４】また、レーザ光を光学ファイバの先鋭化し
た先端より照射あるいは受光する場合、先端近傍を金属
薄膜で被覆するがこの金属が光のエネルギを受け、変化
する場合も多い。

【０００５】また、レーザ光を用いた光情報通信は、光
ファイバの高性能化により急速に発展してきており、送
られてきたレーザ光をさらに変化させて情報処理を行な
う試みも種々行われている。

【０００６】この中で、高分子を用いた光学素子が開発
されているが、集光状態のよいレーザ光が、短パルス波
で送られてくるために、エネルギー密度が非常に高くな
り、高分子材料で作製した場合には経時変化と熱揺動が
課題となる。

【０００７】さらに、サブミクロンサイズの個別粒子に
情報を記録再生したり、変調をかける場合には、光の波
長と同等かそれ以下の面積の光遮蔽部材が必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】つまり、レーザ光を利
用した近接場光学装置の場合には、レーザー光が照射さ
れた部分の異常加熱による光学素子の劣化を防止し、コ
ントラストが十分とれる数十ｎｍ径の開口領域を持つ部
材がないことが大きな課題となっている。

【０００９】また、局所的に加熱された部分が、一定の
温度にならないことによる熱的ゆらぎにより、光を照射
する位置が実質固定化されず光が分散することも課題と
なっている。

【００１０】また、光を照射する領域を数十ｎｍ径以下
にすることはもちろん、その遮蔽体の厚みは光が遮蔽で
きる程度の厚みにする必要もある。

【００１１】しかし、このような厚みでは、金属材料等
は、光のエネルギで変形や変質が生じる。

【００１２】そして、このような点は、光情報通信や光
記録の分野においても課題として存在する。

【００１３】本発明は、上記課題を解決し、ｎｍからμ
ｍ程度の微細穴を有し熱伝導に異方性を有する異方性黒
鉛薄膜基板と、それを応用した高精度の装置を実現する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、高分子フィル
ムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に至る
温度範囲で昇温速度を制御しながら２５００℃以上まで
焼成し、μｍ以下の穴径の複数の微細穴を有する異方性
黒鉛薄膜基板、またはシリコンまたはカルシウムを含む
化合物を含有した高分子フィルムを出発原料とし、不活
性ガス雰囲気中で２５００℃以上まで焼成し、μｍ以下
の穴径の複数の微細穴を有する異方性黒鉛薄膜基板、及
びその応用装置である。

【００１５】なお、このような微細穴は、予め高分子フ
ィルムを加工して形成していてもよい。

【００１６】以上の構成により、ｎｍからμｍ程度の微
細穴を有し熱伝導に異方性を有する異方性黒鉛薄膜基板
と、それを応用した高精度の装置を実現する。

【００１７】

【発明の実施形態】請求項１記載の本発明は、高分子フ
ィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で黒鉛化に
至る温度範囲で昇温速度を制御しながら２５００℃以上
まで焼成し、μｍ以下の穴径の複数の微細穴を有する異
方性黒鉛薄膜基板である。

【００１８】ここで、請求項２記載のように、脱炭素化
の温度範囲で昇温速度が１０℃／分以上である領域を含
み形成されることが好適である。

【００１９】または、請求項３記載のように、シリコン
またはカルシウムを含む化合物を含有した高分子フィル
ムを出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で２５００℃以
上まで焼成し、μｍ以下の穴径の複数の微細穴を有する
異方性黒鉛薄膜基板である。

【００２０】そして、請求項４記載のように、膜厚は
０.００１から０.１ｍｍの範囲内にあることが好適であ
る。

【００２１】また、請求項５記載のように、密度が０.
８から２.２ｇ／ｃｃの範囲内にあることも好適であ
る。

【００２２】一方、請求項６記載のように、微細穴は、
熱あるいは光のエネルギにより予め高分子フィルムを加
工して得られていてもよく、この場合は、請求項７記載
のように、微細穴が、小径部と大径部との間で連続的に
変化する断面形状を有することが好適である。

【００２３】また、請求項８記載のように、高分子フィ
ルムは、、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾー
ル、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾー
ル、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリイミド、ポリア
ミド、ポリフェニレンベンゾイミダゾール、ポリフェニ
レンベンゾビスイミダゾール、ポリチアゾール、および
ポリパラフェニレンビニレンのうちの少なくともひとつ
である。

【００２４】そして、応用素子、応用装置に係る本発明
は、請求項９と１０に記載のように、上記異方性黒鉛薄
膜基板を用いた光学系標準試料や光遮蔽部材である。

【００２５】または、請求項１１に記載のように、上記
光学系標準試料を用いて検定された解像度を有する査型
近視野光学顕微鏡である。

【００２６】または、請求項１２に記載のように、上記
光遮蔽部材を用いた走査型近視野光学顕微鏡である。

【００２７】または、請求項１３記載のように、上記光
学系標準試料を用いて検定された解像度を有する査型近
視野光学顕微鏡であって、前記光学系標準試料を光遮蔽
部材に用いた走査型近視野光学顕微鏡でもよい。

【００２８】一方、請求項１４記載のように、小径部と
大径部との間で連続的に変化する断面形状を有するμｍ
以下の穴径の複数の微細穴を有する高分子フィルムを出
発原料とし、不活性ガス雰囲気中で２５００℃以上まで
焼成して形成された異方性黒鉛薄膜基板の前記微細穴
に、光学素子を設置した光学装置としてもよい。

【００２９】ここで、請求項１５記載のように、光学素
子は、球状光学素子であってもよく、請求項１６記載の
ように、光学素子は、色素または光励起子を有するもの
でもよい。

【００３０】または、請求項１７記載のように、小径部
と大径部との間で連続的に変化する断面形状を有するμ
ｍ以下の穴径の複数の微細穴を有する高分子フィルムを
出発原料とし、不活性ガス雰囲気中で２５００℃以上ま
で焼成して形成された異方性黒鉛薄膜基板を用いた光遮
蔽部材としてもよい。

【００３１】そして、請求項１８記載のように、この光
遮蔽部材を用いて走査型近視野光学顕微鏡を構成しても
よい。

【００３２】このような光学装置や光遮蔽部材等におい
ても、請求項１７や１９記載のように、高分子フィルム
が、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポ
リベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポ
リベンゾビスオキサゾール、ポリイミド、ポリアミド、
ポリフェニレンベンゾイミダゾール、ポリフェニレンベ
ンゾビスイミダゾール、ポリチアゾール、およびポリパ
ラフェニレンビニレンのうちの少なくともひとつである
ことが好適である。

【００３３】以上において、いずれの異方性黒鉛薄膜基
板は、数ｎｍから数十μｍの径の様々な微細な穴を確実
に有し、微細穴以外では光を透過しない。

【００３４】さらに、異方性黒鉛薄膜基板は、きわめて
良好な面内の熱の均一性を呈し、かつ３０００℃以上も
の耐熱性を有するため、受ける光等ののエネルギが大き
くとも異方性黒鉛薄膜は物理的性質等において変化しな
い。

【００３５】よって、このような異方性黒鉛薄膜基板の
微細穴を利用した熱伝導に異方性を有する光学系標準試
料や光遮蔽部材を実現する。

【００３６】また、走査型近視野光学顕微鏡に光学系標
準試料や光遮蔽部材を適用することにより、高精度の解
像度検定が行え、観測物体の情報を高精度に得ることの
できる走査型近視野光学顕微鏡を実現する。

【００３７】特に、走査型近視野光学顕微鏡の光ファイ
バ先端の熱の均一性と耐熱性を飛躍的に改善し、μｍ以
下における微細な領域における光学的な情報を感度良く
検出する。

【００３８】さらに、異方性黒鉛薄膜基板の微細穴を所
定形状に加工しておくことにより、幅広い用途が可能な
光学装置を実現する。

【００３９】以下、本発明の各実施の形態について、図
面を用いながら詳細に説明する。 （実施の形態１）図１は、本実施の形態の異方性黒鉛薄
膜の構造を示す断面図である。

【００４０】図１（ａ）において、１１は異方性黒鉛薄
膜であり、１２は異方性黒鉛薄膜１１中の屈曲部、１３
は異方性黒鉛薄膜１１中の微細穴である。

【００４１】一般に、黒鉛薄膜は、黒鉛構造におけるｓ
ｐ²混成軌道によって組まれた六方原子環１の連続結合
により（０００１）面（Ｃ面という。）を形成する。

【００４２】そのため、ｃ軸方向の結合が非常に弱くＣ
面は容易に劈開する層状構造をなしており、取り扱いが
困難である。

【００４３】それに対して、本実施形態の異方性黒鉛薄
膜１１では、Ｃ面が結晶子−結晶子の間で屈曲して形成
される屈曲部３が、数μｍ単位で存在しており、さらに
Ｃ面はつながっているが、適度な微細穴４（空孔部分）
が存在しているため、それにより良好な柔軟性を呈す
る。

【００４４】そして、このような異方性により、熱伝導
度は、銅の値に対してＣ面内で約２倍であり、ｃ軸方向
では、逆に約１／８０の低い値を示す。

【００４５】好適には、本実施の形態におけるこのよう
な異方性黒鉛薄膜１１は、原料である高分子フィルム内
に含まれている窒素、酸素、あるいは水素原子が熱分解
によりガス化して脱離する際にできる炭素の２重結合の
欠陥による穴を利用して作製することができる。

【００４６】具体的には、黒鉛化に至る温度範囲、つま
り脱炭素化温度範囲である好適には４００℃から１２０
０℃で昇温速度が１０℃／分以上である領域を含む設定
するするか、あるいはシリコンやカルシウムを含む化合
物を予め高分子フィルムに含有しておき、いずれもアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気中で２０００℃以上、好適に
は２５００℃以上まで焼成することにより、数ｎｍから
数十μｍの径の様々な微細な穴が発生した異方性黒鉛薄
膜を作製できる。

【００４７】また、膜厚は、０.００１から０.１ｍｍの
範囲内にあり、その密度を測定したところ０.８から２.
２ｇ／ｃｃの範囲内にあった。

【００４８】なお、本実施形態の異方性黒鉛薄膜１１の
原料として同等に用い得る高分子フィルムは、ポリオキ
サジアゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビス
チアゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビス
オキサゾール、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニレ
ンベンゾイミダゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミ
ダゾール、ポリチアゾール、あるいはポリパラフェニレ
ンビニレンであり、このような微細穴１３の膜厚は１μ
ｍから１００μｍ程度であった。

【００４９】そして、この様に作製した異方性黒鉛薄膜
１１から、Ｃ面に沿って適当な厚みで剥離し、図１
（ｂ）に示す異方性黒鉛薄膜１４を得た。ここで、１５
は、所望な大きさの微細穴である。

【００５０】次に、図２は、本実施形態における異方性
黒鉛薄膜１４が適用される走査型近視野光学顕微鏡の概
略構成図である。

【００５１】図２において、１９は放出光、２０はステ
ージ、２１は先鋭化光ファイバ、２２はファイバプロー
ブ、２３はピエゾ素子、２４は光ファイバ、２５は光検
出器、２６はフォトンカウンタ、２７は蛍光像、２８は
被測定物、及び２９は励起光である。

【００５２】このような構成において、ステージ２０に
載置された被測定物２８にレーザ光等の励起光２９を照
射し、その放出光１９を先鋭化光ファイバ２１で受光す
る。

【００５３】ここで、先鋭化光ファイバ２１は、ファイ
バプローブ２２に取り付けられており、ファイバプロー
ブ２２は、不図示の固定部材に連絡したピエゾ素子２３
の作動により、図中Ｚ軸方向に適宜移動可能である。

【００５４】また、被測定物２８を載置したステージ２
０はＸ軸及びＹ軸方向に移動可能であり、先鋭化光ファ
イバ２１と被測定物２８とを相対移動することにより、
被測定物２８全体の観測を行なう。

【００５５】ついで、先鋭化光ファイバ２１で受光され
た放出光は、それに接続された光ファイバ２４を経て光
検出器２５で検出される。

【００５６】そして、光検出器２５で検出された放出光
は、検出信号としてフォトンカウンタ２６に送出され、
最終的に被測定物２８の走査領域に対応した蛍光像２７
として再現される。

【００５７】このように、走査型近視野光学顕微鏡は、
通常の光学顕微鏡とは異なり、光検出領域が１μｍ程度
の径の極微小な視野をステージ面内で精密に動かしなが
ら、被測定物から発せられる光強度を検出して被測定物
の光情報を画像化して出力することに特徴がある。

【００５８】さて、本実施の形態では、異方性黒鉛薄膜
をこのような走査型近視野光学顕微鏡の解像度の測定に
用いる光学系標準試料とした。

【００５９】図３は、異方性黒鉛薄膜を用いた走査型近
視野光学顕微鏡の解像度の測定における構成図を示し、
走査型近視野光学顕微鏡の一部を抜粋してある。

【００６０】図３において、３０は図１（ｂ）で得られ
た異方性黒鉛薄膜１４から形成された異方性黒鉛薄膜基
板、３１は先鋭化光ファイバ２１の周囲を覆う金属膜で
あり、他の構成は図２と同様である。

【００６１】この異方性黒鉛薄膜基板３０は、走査型近
視野光学顕微鏡のステージ２０上に、検出部である先鋭
化光ファイバ２１の近傍にくるように設置する。

【００６２】ここで、ステージ２０は、光透過性を呈
し、レーザ光等の検定光３２に対して透明であり、この
ような検定光３２をステージ２０を介して異方性黒鉛薄
膜基板３０に照射する。

【００６３】そして、本実施形態の異方性黒鉛薄膜基板
３０の微細穴の径は、前述したように数ｎｍから数十μ
ｍの様々な大きさとすることができるため、所望の径の
穴を通過して先鋭化光ファイバ２１で受光された検定光
を用いて、コントラストの調整を行ない、解像度の検定
を行なう。

【００６４】なお、微細穴の大きさや形状は、電子顕微
鏡等で測定して予め数種類を用意しておくことになり、
単一の異方性黒鉛薄膜基板３０に複数種の微細穴を設け
たものを用いてもよいし、実質単一の形状・大きさの微
細穴を設けた異方性黒鉛薄膜基板３０を複数種用いても
よい。

【００６５】このように本実施形態の異方性黒鉛薄膜基
板３０を用いることによって、その微細穴を適宜選択
し、その微細穴から出射する像が鮮明に映しだされるよ
うに測定系を調整するだけで、鮮明でコントラストのよ
い検定像を得ることができ、従来の色素をドープした微
小球にレーザー光を照射して解像度を検定する場合の検
定像が不鮮明でコントラストが得にくことに起因した検
定精度の低さを、顕著に向上することができた。

【００６６】さらに、異方性黒鉛薄膜基板３０は優れた
熱伝導異方性を有するため、解像度の測定中に不要な熱
を光ファイバ側に伝達することがなく、かつ光ファイバ
の温度分布の均一化するため、一層測定精度が向上す
る。

【００６７】（実施の形態２）本実施の形態では、実施
の形態１で得た異方性黒鉛薄膜１４を、走査型近視野光
学顕微鏡の入射光を制限する光遮蔽部材として用いた例
について説明する。

【００６８】図４（ａ）〜（ｄ）は、微細穴を有する異
方性黒鉛薄膜基板を走査型近視野光学顕微鏡の先鋭化光
ファイバ８の先端に装着し、光遮蔽部材として機能させ
る概念図である。

【００６９】図４において、４０は微細穴を有する異方
性黒鉛薄膜基板、４１は接着剤、４２は可視あるいは赤
外光である照射光、４３は紫外光、４４は被測定物、４
５は励起光、４６は放出光、及び４７は斜入射用ステー
ジであり、その他は図２の構成と同様である。

【００７０】このような光遮蔽部材を設けるには、図４
（ａ）に示したように、まず微細穴を有する異方性黒鉛
薄膜基板４０上に、接着材４１として紫外線硬化樹脂を
薄く塗布する。

【００７１】ついで、ステージ２０の裏面から可視ある
いは赤外域のレーザ光等の照射光４２を照射しながら、
異方性黒鉛薄膜基板４０の適当な微細穴を挟んで、先鋭
化ファイバ２１の先端に接着材４１の塗布された異方性
黒鉛薄膜基板４０を接触させる。

【００７２】さらに、この先鋭化光ファイバ２１の内部
から紫外光４３を照射して接着材４１を硬化させ、先鋭
化ファイバ２１の先端と異方性黒鉛薄膜基板４０とを固
定する。

【００７３】そして、このように先鋭化ファイバ２１の
先端と異方性黒鉛薄膜基板４０とが固定された走査型近
視野光学顕微鏡を用いて図４（ｂ）〜（ｄ）に示される
ような構成で被測定物を観察した。

【００７４】なお、この場合、実施の形態１で用いた光
学系標準試料である異方性黒鉛薄膜３０を用いれば、解
像度が明確化された系で測定が行えるのでより正確な観
測が可能となる。

【００７５】図４（ｂ）は、レーザ光等の励起光４５を
ステージ２０を透過させステージ２０上の被測定物４４
に照射し、被測定物４４からのエバネッセント光等の放
出光４６を異方性黒鉛薄膜基板４０の所定の微細穴を介
して、先鋭化光ファイバ２１で受光する構成を示してい
る。

【００７６】図４（ｃ）は、図４（ｂ）と異なり、励起
光４５を被測定物４４に垂直入射するのではなく斜入射
する例を示し、斜入射用ステージ４７に入射した励起光
４５は被測定物４４に斜め方向から照射し、被測定物４
４からの放出光４６を異方性黒鉛薄膜基板４０の所定の
微細穴を介して、先鋭化光ファイバ２１で受光する構成
を示している。

【００７７】図４（ｄ）は、図４（ｃ）の構成を基に、
複数の被測定物４４を観察する構成を示している。

【００７８】以上の異方性黒鉛薄膜基板４０は、所定の
微細穴により放出光を検出する先鋭化光ファイバ２１の
先端の光取り込み領域を所望に制限する光遮蔽部材とし
て機能する。

【００７９】このように、異方性黒鉛薄膜基板４０を光
遮蔽部材として機能させることにより、被測定物４４の
μｍ以下における微細な領域における光学情報を確実に
得ることができ、かつ金属膜の変形等も抑制され、その
光学的な性質を精度良く検出することができる。

【００８０】さらに、異方性黒鉛薄膜基板４０は優れた
熱伝導異方性を有するため、光学的性質の測定中に不要
な熱を光ファイバ側に伝達することがなく、かつ光ファ
イバの温度分布の均一化するため、一層測定精度が向上
する。

【００８１】なお、本実施形態で用いた異方性黒鉛薄膜
基板は、光の通過領域を制限するものであるから、他の
用途、例えば、光記録装置に応用すれば記録密度を向上
することができるし、さらに、光変調素子等の光機能素
子に適用すれば集積化等の効果も有する。

【００８２】（実施の形態３）本実施の形態では、実施
の形態１で得た異方性黒鉛薄膜１４とは、微細穴の形状
が加工されている点で相違する異方性黒鉛薄膜を用いた
例について説明する。

【００８３】図５は、異方性黒鉛薄膜の微細穴を光エネ
ルギーや熱エネルギーを印加するレーザー加工等によ
り、異方性黒鉛薄膜面の一端から他端へ連続的に穴径が
変化する微細穴、代表的には円錐状の一部に当たる微細
穴５１を有するように加工した異方性黒鉛薄膜基板５０
の断面図を示す。

【００８４】このような異方性黒鉛薄膜基板５０は、実
施の形態１で示したような高分子フィルムを、予めレー
ザー等を用いて穴加工した後で、２０００℃以上、好適
には２５００℃以上まで焼成して得たものであり、最初
に穴加工した形状が異方性黒鉛薄膜化された後でもその
まま維持されている。

【００８５】そして、このように形成された微細穴５１
を有する異方性黒鉛薄膜基板５０を、図６のように接着
剤６０で走査型近視野光学顕微鏡の先鋭化光ファイバ２
１の被測定物４４側端面を覆うように固着する。

【００８６】本実施の形態では、連続的に穴径が変化す
る異方性黒鉛薄膜基板５０を光遮蔽部材として用いるこ
とにより、簡便な取付が可能となるとともに、実施の形
態２よりも一層微細な領域における光学情報を確実に得
ることができ、その光学的な性質を精度良く検出するこ
とができる。

【００８７】なお、本実施の形態のように予め穴加工し
ていてもよいし、黒鉛化後に穴加工をすることももちろ
ん可能である。

【００８８】また、場合によっては、穴加工をした微細
穴と、実施の形態１で得られるような加工しない微細穴
が混在するものでもよく、この場合には、不活性ガス雰
囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温速度を制御しなが
ら２５００℃以上まで焼成するか、シリコンまたはカル
シウムを含む化合物を含有した高分子フィルムを出発原
料とすることが必要となる。

【００８９】また、接着材６０は必ず必要なものではな
く、静電気によるクーロン力で結合してもよい。

【００９０】また、本実施の形態の異方性黒鉛薄膜基板
を、実施の形態１で説明した走査型近視野光学顕微鏡の
解像度の検定に用いることもできる。

【００９１】（実施の形態４）本実施の形態では、実施
の形態３で説明した異方性黒鉛薄膜基板５０を用いた他
の適用例について説明する。

【００９２】図７は、実施の形態３で示した異方性黒鉛
薄膜基板５０のアレイ状に存在する微細穴に、色素高分
子や光励起子を有するＣｕＣｌ等の微小な球状光学素子
７０を、規則的に配置した集積化された光学装置の構成
図を示している。

【００９３】このような構成の光学装置の異方性黒鉛薄
膜基板５０の小径側から光を入射することにより、色素
高分子の色素に対応した出射光や、光励起子の励起エネ
ルギに対応した放出光を得ることができ、表示装置や変
調装置等に利用することができる。

【００９４】このように異方性黒鉛薄膜基板５０の微細
穴上に、色々な機能を持つ光学素子を配置することによ
り、機械的に安定させるとともに外部からの影響を排し
て光学的特性の劣化を抑制し、長時間の安定した画像信
号、レーザ発振や光変調信号等を観測することができ
る。

【００９５】さらに、光の入射の部分や出射部分を微細
化できるため、集積度を上げることができる。

【００９６】なお、異方性黒鉛薄膜基板５０上に載置さ
れる光学素子は、微小球に限らず、形状が円筒状や多角
形をした光変調素子、光ファイバや光導波路を設置する
ことも可能である。

【００９７】また、機能の異なる光学素子を組み合わせ
てももちろんかまわない。

【００９８】

【発明の効果】本発明においては、数ｎｍから数十μｍ
の径の様々な微細な穴を確実に有し、微細穴以外では光
を透過しない異方性黒鉛薄膜基板を実際に得ることがで
きる。

【００９９】さらに、この異方性黒鉛薄膜基板は、きわ
めて良好な面内の熱の均一性を呈し、かつ３０００℃以
上もの耐熱性を有するため、受ける光等ののエネルギが
大きくともその物理的性質等において変化しない性質を
も合わせ持つ。

【０１００】そして、このような微細穴を有する異方性
黒鉛薄膜基板を利用し、その性質を生かした熱伝導に異
方性を有する光学系標準試料や光遮蔽部材を実現するこ
とができる。

【０１０１】また、走査型近視野光学顕微鏡にこのよう
な光学系標準試料や光遮蔽部材を適用することにより、
高精度の解像度検定が行え、観測物体の情報を高精度に
得ることのできる走査型近視野光学顕微鏡を実現でき
る。

【０１０２】特に、走査型近視野光学顕微鏡の光ファイ
バ先端の熱の均一性と耐熱性を飛躍的に改善し、μｍ以
下における微細な領域における光学的な情報をも感度良
く検出することができる。

【０１０３】さらに、異方性黒鉛薄膜基板の微細穴を所
定形状に加工しておくことにより、幅広い用途が可能な
光学装置を実現することもでき、その応用分野はきわめ
て広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の異方性黒鉛薄膜の構造
を示す断面図

【図２】同走査型近視野光学顕微鏡の概略構成図

【図３】同走査型近視野光学顕微鏡の解像度の測定にお
ける説明図

【図４】本発明の実施の形態２の光遮蔽部材として機能
させる説明図

【図５】本発明の実施の形態３の異方性黒鉛薄膜基板の
断面図

【図６】同光遮蔽部材として機能させる説明図

【図７】本発明の実施の形態４の光学装置の構成図

【符号の説明】

１１ 異方性黒鉛薄膜 １２ 屈曲部 １３ 微細穴 １４ 異方性黒鉛薄膜 １９ 放出光 ２０ ステージ ２１ 先鋭化光ファイバ ２２ ファイバプローブ ２３ ピエゾ素子 ２４ 光ファイバ ２５ 光検出器 ２６ フォトンカウンタ ２７ 蛍光像 ２８ 被測定物 ２９ 励起光 ３０ 異方性黒鉛薄膜基板 ３１ 金属膜 ４０ 異方性黒鉛薄膜基板 ４１ 接着剤 ４２ 照射光 ４３ 紫外光 ４４ 被測定物 ４５ 励起光 ４６ 放出光 ４７ 斜入射用ステージ ５０ 異方性黒鉛薄膜基板 ５１ 微細穴 ６０ 接着剤 ７０ 球状光学素子

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子フィルムを出発原料とし、不活性
   ガス雰囲気中で黒鉛化に至る温度範囲で昇温速度を制御
   しながら２５００℃以上まで焼成し、μｍ以下の穴径の
   複数の微細穴を有する異方性黒鉛薄膜基板。
2. 【請求項２】 脱炭素化の温度範囲で昇温速度が１０℃
   ／分以上である領域を含み形成された請求項１記載の異
   方性黒鉛薄膜基板。
3. 【請求項３】 シリコンまたはカルシウムを含む化合物
   を含有した高分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス
   雰囲気中で２５００℃以上まで焼成し、μｍ以下の穴径
   の複数の微細穴を有する異方性黒鉛薄膜基板。
4. 【請求項４】 膜厚が０.００１から０.１ｍｍの範囲内
   にある請求項１から３のいずれかに記載の異方性黒鉛薄
   膜基板。
5. 【請求項５】 密度が０.８から２.２ｇ／ｃｃの範囲内
   にある請求項１から４のいずれかに記載の異方性黒鉛薄
   膜基板。
6. 【請求項６】 微細穴は、熱あるいは光のエネルギによ
   り予め高分子フィルムを加工して得られた請求項１から
   ３のいずれかに記載の異方性黒鉛薄膜基板。
7. 【請求項７】 微細穴は、小径部と大径部との間で連続
   的に変化する断面形状を有する請求項６記載の異方性黒
   鉛薄膜基板。
8. 【請求項８】 高分子フィルムが、ポリオキサジアゾー
   ル、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾー
   ル、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾ
   ール、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニレンベンゾ
   イミダゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミダゾー
   ル、ポリチアゾール、およびポリパラフェニレンビニレ
   ンのうちの少なくともひとつである請求項１から７のい
   ずれかに記載の異方性黒鉛薄膜基板。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の異方
   性黒鉛薄膜基板を用いた光学系標準試料。
10. 【請求項１０】 請求項１から８のいずれかに記載の異
    方性黒鉛薄膜基板を用いた光遮蔽部材。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の光学系標準試料を用い
    て検定された解像度を有する査型近視野光学顕微鏡。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の光遮蔽部材を用いた
    走査型近視野光学顕微鏡。
13. 【請求項１３】 請求項９記載の光学系標準試料を用い
    て検定された解像度を有する査型近視野光学顕微鏡であ
    って、前記光学系標準試料を光遮蔽部材に用いた走査型
    近視野光学顕微鏡。
14. 【請求項１４】 小径部と大径部との間で連続的に変化
    する断面形状を有するμｍ以下の穴径の複数の微細穴を
    有する高分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲
    気中で２５００℃以上まで焼成して形成された異方性黒
    鉛薄膜基板の前記微細穴に、光学素子を設置した光学装
    置。
15. 【請求項１５】 光学素子は、球状光学素子である請求
    項１４記載の光学装置。
16. 【請求項１６】 光学素子は、色素または光励起子を有
    する請求項１４または１５記載の光学装置。
17. 【請求項１７】 小径部と大径部との間で連続的に変化
    する断面形状を有するμｍ以下の穴径の複数の微細穴を
    有する高分子フィルムを出発原料とし、不活性ガス雰囲
    気中で２５００℃以上まで焼成して形成された異方性黒
    鉛薄膜基板を用いた光遮蔽部材であって、前記高分子フ
    ィルムが、ポリオキサジアゾール、ポリベンゾチアゾー
    ル、ポリベンゾビスチアゾール、ポリベンゾオキサゾー
    ル、ポリベンゾビスオキサゾール、ポリイミド、ポリア
    ミド、ポリフェニレンベンゾイミダゾール、ポリフェニ
    レンベンゾビスイミダゾール、ポリチアゾール、および
    ポリパラフェニレンビニレンのうちの少なくともひとつ
    である光遮蔽部材。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の光遮蔽部材を用いた
    走査型近視野光学顕微鏡。
19. 【請求項１９】 高分子フィルムが、ポリオキサジアゾ
    ール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾビスチアゾー
    ル、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾビスオキサゾ
    ール、ポリイミド、ポリアミド、ポリフェニレンベンゾ
    イミダゾール、ポリフェニレンベンゾビスイミダゾー
    ル、ポリチアゾール、およびポリパラフェニレンビニレ
    ンのうちの少なくともひとつである請求項１４から１６
    のいずれかに記載の光学装置。