JPH11101743A - 試料分析装置 - Google Patents
試料分析装置Info
- Publication number
- JPH11101743A JPH11101743A JP26195997A JP26195997A JPH11101743A JP H11101743 A JPH11101743 A JP H11101743A JP 26195997 A JP26195997 A JP 26195997A JP 26195997 A JP26195997 A JP 26195997A JP H11101743 A JPH11101743 A JP H11101743A
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- Japan
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- light
- sample
- intensity distribution
- distribution pattern
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- Pending
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の波長よりも短い試料の形状や構造を分析
できる、簡単な構成の分析装置を得る。 【解決手段】 光源12から発せられた試料分析用の光11
をレンズ13、14により、光の波長よりも短い径の光通過
開口を先端に有する微小開口プローブ10の基端から入射
させる。このとき、プローブ10の先端から出射した近接
場光の中に試料31を置き、該試料31で散乱した光11Ｓを
撮像手段17に受光させ、この散乱光11Ｓの強度分布パタ
ーンを撮像する。そしてこの撮像された強度分布パター
ンを、表示手段19において表示させる。
できる、簡単な構成の分析装置を得る。 【解決手段】 光源12から発せられた試料分析用の光11
をレンズ13、14により、光の波長よりも短い径の光通過
開口を先端に有する微小開口プローブ10の基端から入射
させる。このとき、プローブ10の先端から出射した近接
場光の中に試料31を置き、該試料31で散乱した光11Ｓを
撮像手段17に受光させ、この散乱光11Ｓの強度分布パタ
ーンを撮像する。そしてこの撮像された強度分布パター
ンを、表示手段19において表示させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小開口プローブ
から発させられる近接場光を利用して試料を分析する装
置に関するものである。
から発させられる近接場光を利用して試料を分析する装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光の波長よりも小さい試料の形状や構造
を分析できる装置の１つとして、フォトン走査型トンネ
ル顕微鏡等の近接場光学顕微鏡が知られている。この近
接場光学顕微鏡は、例えば微小開口プローブから生じた
近接場光を試料で散乱させてその散乱光の強度を検出す
るとともに、微小開口プローブを走査させ、時系列の散
乱光強度検出信号を微小開口プローブの位置の関数とし
てとらえることにより、試料の形状や構造を示す情報を
得るように構成されている。
を分析できる装置の１つとして、フォトン走査型トンネ
ル顕微鏡等の近接場光学顕微鏡が知られている。この近
接場光学顕微鏡は、例えば微小開口プローブから生じた
近接場光を試料で散乱させてその散乱光の強度を検出す
るとともに、微小開口プローブを走査させ、時系列の散
乱光強度検出信号を微小開口プローブの位置の関数とし
てとらえることにより、試料の形状や構造を示す情報を
得るように構成されている。
【０００３】なお上記微小開口プローブは多くの場合、
光ファイバーの先端部をエッチングにより尖鋭化した
後、そこに金属膜を蒸着し、次いで先端の金属膜を除去
して開口とすることによって形成される。
光ファイバーの先端部をエッチングにより尖鋭化した
後、そこに金属膜を蒸着し、次いで先端の金属膜を除去
して開口とすることによって形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成を有
する近接場光学顕微鏡においては、微小開口プローブを
走査させ、またそのときのプローブ位置を示す信号を得
る必要があるため、構造が複雑化するという難点があ
る。
する近接場光学顕微鏡においては、微小開口プローブを
走査させ、またそのときのプローブ位置を示す信号を得
る必要があるため、構造が複雑化するという難点があ
る。
【０００５】そこで本発明は、光の波長よりも短い試料
の形状や構造を分析できる、簡単な構成の分析装置を提
供することを目的とする。
の形状や構造を分析できる、簡単な構成の分析装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による１つの試料
分析装置は、近接場光学顕微鏡に用いられるのと同様の
プローブ、すなわち光の波長よりも短い径の光通過開口
を先端に有する微小開口プローブと、試料分析用の光を
発する光源と、この光を前記微小開口プローブの基端か
ら入射させる入射光学系と、前記微小開口プローブの先
端から出射する近接場光の照射を受ける位置に試料を保
持する試料台と、前記試料で散乱した光を受けて、この
散乱光の強度分布パターンを撮像する撮像手段と、撮像
されたこの強度分布パターンを表示する表示手段とから
なることを特徴とするものである。
分析装置は、近接場光学顕微鏡に用いられるのと同様の
プローブ、すなわち光の波長よりも短い径の光通過開口
を先端に有する微小開口プローブと、試料分析用の光を
発する光源と、この光を前記微小開口プローブの基端か
ら入射させる入射光学系と、前記微小開口プローブの先
端から出射する近接場光の照射を受ける位置に試料を保
持する試料台と、前記試料で散乱した光を受けて、この
散乱光の強度分布パターンを撮像する撮像手段と、撮像
されたこの強度分布パターンを表示する表示手段とから
なることを特徴とするものである。
【０００７】また本発明による別の試料分析装置は、上
記と同様の微小開口プローブ、光源、入射光学系、およ
び試料台に加えて、近接場光の照射を受けて試料から生
じた蛍光を受けて、この蛍光の強度分布パターンを撮像
する撮像手段と、撮像されたこの強度分布パターンを表
示する表示手段とからなることを特徴とするものであ
る。
記と同様の微小開口プローブ、光源、入射光学系、およ
び試料台に加えて、近接場光の照射を受けて試料から生
じた蛍光を受けて、この蛍光の強度分布パターンを撮像
する撮像手段と、撮像されたこの強度分布パターンを表
示する表示手段とからなることを特徴とするものであ
る。
【０００８】なお上記散乱光や蛍光は強度が極めて低い
ので、上述の撮像手段としては特に高感度のもの、例え
ば冷却ＣＣＤ撮像素子が用いられるのが望ましい。
ので、上述の撮像手段としては特に高感度のもの、例え
ば冷却ＣＣＤ撮像素子が用いられるのが望ましい。
【０００９】
【発明の効果】上記散乱光や蛍光は、光の波長よりも小
さい試料の構造に応じて特有の強度分布パターンを有し
ている。そこで、試料構造毎の強度分布パターンを予め
調べておけば、表示された散乱光や蛍光の強度分布パタ
ーンに基づいて、試料構造を予測することができる。
さい試料の構造に応じて特有の強度分布パターンを有し
ている。そこで、試料構造毎の強度分布パターンを予め
調べておけば、表示された散乱光や蛍光の強度分布パタ
ーンに基づいて、試料構造を予測することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１つの実
施形態である試料分析装置を示すものである。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の１つの実
施形態である試料分析装置を示すものである。
【００１１】この試料分析装置は、近接場光学顕微鏡に
用いられるものと同様の微小開口プローブ10と、試料分
析用の光（レーザービーム）11を発するレーザー12と、
発散光であるこのレーザービーム11を平行光化するコリ
メーターレンズ13と、平行光となったレーザービーム11
を微小開口プローブ10の基端つまり図中の左端上で収束
させる集光レンズ14と、これらのレンズ13と14との間に
配設された偏光制御素子としてのλ／２板15とを有して
いる。
用いられるものと同様の微小開口プローブ10と、試料分
析用の光（レーザービーム）11を発するレーザー12と、
発散光であるこのレーザービーム11を平行光化するコリ
メーターレンズ13と、平行光となったレーザービーム11
を微小開口プローブ10の基端つまり図中の左端上で収束
させる集光レンズ14と、これらのレンズ13と14との間に
配設された偏光制御素子としてのλ／２板15とを有して
いる。
【００１２】微小開口プローブ10は例えば光ファイバー
からなり、尖鋭化された先端（図中の下端）に、光の波
長よりも短い径の光通過開口を有する。上述のようにし
て該微小開口プローブ10の基端上で収束したレーザービ
ーム11は、この基端からプローブ内に入射してそこを伝
搬し、上記開口から出射する。
からなり、尖鋭化された先端（図中の下端）に、光の波
長よりも短い径の光通過開口を有する。上述のようにし
て該微小開口プローブ10の基端上で収束したレーザービ
ーム11は、この基端からプローブ内に入射してそこを伝
搬し、上記開口から出射する。
【００１３】このときプローブ開口からは、エバネッセ
ント波である近接場光も発せられる。分析に供される試
料31が試料台38上に保持されて、この近接場光中に置か
れると、散乱光11Ｓが生じる。この散乱光11Ｓが入射す
る位置には、それを集光する集光レンズ16が配されてい
る。また、集光された散乱光11Ｓの一部を分岐させるビ
ームスプリッタ21が設けられ、そこで反射した散乱光11
Ｓは結像レンズ22に導かれる。
ント波である近接場光も発せられる。分析に供される試
料31が試料台38上に保持されて、この近接場光中に置か
れると、散乱光11Ｓが生じる。この散乱光11Ｓが入射す
る位置には、それを集光する集光レンズ16が配されてい
る。また、集光された散乱光11Ｓの一部を分岐させるビ
ームスプリッタ21が設けられ、そこで反射した散乱光11
Ｓは結像レンズ22に導かれる。
【００１４】一方、ビームスプリッタ21を透過した散乱
光11Ｓは検光子18を経てビームスプリッタ33に入射し、
そこで一部が反射、分岐され、分岐された散乱光11Ｓは
冷却ＣＣＤ撮像素子17に入射する。ビームスプリッタ33
を透過した散乱光11Ｓは集光レンズ34によって集光され
て、光検出器35に導かれる。この光検出器35が出力する
光検出信号Ｓ１は、コントローラー36に入力される。
光11Ｓは検光子18を経てビームスプリッタ33に入射し、
そこで一部が反射、分岐され、分岐された散乱光11Ｓは
冷却ＣＣＤ撮像素子17に入射する。ビームスプリッタ33
を透過した散乱光11Ｓは集光レンズ34によって集光され
て、光検出器35に導かれる。この光検出器35が出力する
光検出信号Ｓ１は、コントローラー36に入力される。
【００１５】前述した試料台38は、例えばピエゾ素子等
からなる試料台駆動手段37によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動
自在とされている。そこで、プローブ10に対してこの試
料台38をＸ、Ｙ方向に走査させ、そのときの散乱光11Ｓ
の強度を示す光検出信号Ｓ１を試料台位置の関数として
とらえれば、その関数はエバネッセント場の分布を示す
ものとなるので、この関数から試料31の形状、構造に示
す情報を得ることができる。
からなる試料台駆動手段37によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動
自在とされている。そこで、プローブ10に対してこの試
料台38をＸ、Ｙ方向に走査させ、そのときの散乱光11Ｓ
の強度を示す光検出信号Ｓ１を試料台位置の関数として
とらえれば、その関数はエバネッセント場の分布を示す
ものとなるので、この関数から試料31の形状、構造に示
す情報を得ることができる。
【００１６】なお上記駆動手段37の作動は、コントロー
ラー36によって制御される。また、プローブ10の光軸方
向位置は位置検出装置32によって検出され、そこから出
力される位置検出信号Ｓ２はコントローラー36に入力さ
れる。コントローラー36はこの位置検出信号Ｓ２に基づ
いて、試料台38の（つまり試料31の）Ｚ方向位置を所望
位置に設定するように駆動手段37の作動を制御する。
ラー36によって制御される。また、プローブ10の光軸方
向位置は位置検出装置32によって検出され、そこから出
力される位置検出信号Ｓ２はコントローラー36に入力さ
れる。コントローラー36はこの位置検出信号Ｓ２に基づ
いて、試料台38の（つまり試料31の）Ｚ方向位置を所望
位置に設定するように駆動手段37の作動を制御する。
【００１７】一方、集光レンズ34によって集光される前
にビームスプリッタ33で反射した散乱光11Ｓは冷却ＣＣ
Ｄ撮像素子17に入射し、この散乱光11Ｓの強度分布パタ
ーンが該冷却ＣＣＤ撮像素子17によって撮像される。こ
の散乱光強度分布パターンを示す画像信号Ｓはコントロ
ーラー36に入力され、該コントローラー36に含まれる画
像処理装置で所定の画像処理を施されてから画像表示手
段19に入力される。それにより画像表示手段19には、上
記散乱光強度分布パターンが表示される。
にビームスプリッタ33で反射した散乱光11Ｓは冷却ＣＣ
Ｄ撮像素子17に入射し、この散乱光11Ｓの強度分布パタ
ーンが該冷却ＣＣＤ撮像素子17によって撮像される。こ
の散乱光強度分布パターンを示す画像信号Ｓはコントロ
ーラー36に入力され、該コントローラー36に含まれる画
像処理装置で所定の画像処理を施されてから画像表示手
段19に入力される。それにより画像表示手段19には、上
記散乱光強度分布パターンが表示される。
【００１８】なお散乱光11Ｓは非常に微弱であるが、本
例では撮像手段として極めて高感度の冷却ＣＣＤ撮像素
子17が用いられているので、この微弱な散乱光11Ｓの強
度分布パターンを明瞭に撮像可能である。
例では撮像手段として極めて高感度の冷却ＣＣＤ撮像素
子17が用いられているので、この微弱な散乱光11Ｓの強
度分布パターンを明瞭に撮像可能である。
【００１９】ここで散乱光11Ｓは、光の波長よりも小さ
い試料31の構造に応じて特有の強度分布パターンを有し
ていることが多い。そこで、試料構造毎の強度分布パタ
ーンを予め調べておけば、表示された散乱光強度分布パ
ターンに基づいて、試料構造を予測することができる。
い試料31の構造に応じて特有の強度分布パターンを有し
ていることが多い。そこで、試料構造毎の強度分布パタ
ーンを予め調べておけば、表示された散乱光強度分布パ
ターンに基づいて、試料構造を予測することができる。
【００２０】なお本実施形態においては、λ／２板15を
回転させることにより、微小開口プローブ10に入射する
前のレーザービーム11の直線偏光の向きを変化させ、ま
たその偏光の向きを検光子18により確認して、試料分析
の上で最適な偏光状態を設定することができる。
回転させることにより、微小開口プローブ10に入射する
前のレーザービーム11の直線偏光の向きを変化させ、ま
たその偏光の向きを検光子18により確認して、試料分析
の上で最適な偏光状態を設定することができる。
【００２１】またこの実施形態においては、微小開口プ
ローブ10の先端から出射して集光レンズ16により平行光
化されたレーザービーム（伝搬光）11の一部を分岐させ
るビームスプリッタ21と、この分岐されたレーザービー
ム11を収束させて微小開口プローブ10の先端の像を結ば
せる結像レンズ22とが設けられている。また集光レンズ
16、ビームスプリッタ21および結像レンズ22を保持した
鏡筒20の部分は図示しない駆動手段により、光軸方向Ｚ
およびそれに直角な方向Ｘ、Ｙに移動自在とされてい
る。
ローブ10の先端から出射して集光レンズ16により平行光
化されたレーザービーム（伝搬光）11の一部を分岐させ
るビームスプリッタ21と、この分岐されたレーザービー
ム11を収束させて微小開口プローブ10の先端の像を結ば
せる結像レンズ22とが設けられている。また集光レンズ
16、ビームスプリッタ21および結像レンズ22を保持した
鏡筒20の部分は図示しない駆動手段により、光軸方向Ｚ
およびそれに直角な方向Ｘ、Ｙに移動自在とされてい
る。
【００２２】そこで装置操作者は、結像レンズ22が結ぶ
像を観察しながら鏡筒20を３次元的に移動させ、微小開
口プローブ10の先端の像が明瞭に観察される位置に鏡筒
20を保持させることができる。
像を観察しながら鏡筒20を３次元的に移動させ、微小開
口プローブ10の先端の像が明瞭に観察される位置に鏡筒
20を保持させることができる。
【００２３】なお、試料31が近接場光の照射を受けて蛍
光を発するものである場合は、その蛍光の強度分布パタ
ーンを冷却ＣＣＤ撮像素子17により撮像し、そして画像
表示手段19に表示させることができる。このような蛍光
も、光の波長よりも小さい試料31の構造に応じて特有の
強度分布パターンを有していることが多いので、試料構
造毎の蛍光強度分布パターンを予め調べておけば、表示
された蛍光強度分布パターンに基づいて、試料構造を予
測可能である。
光を発するものである場合は、その蛍光の強度分布パタ
ーンを冷却ＣＣＤ撮像素子17により撮像し、そして画像
表示手段19に表示させることができる。このような蛍光
も、光の波長よりも小さい試料31の構造に応じて特有の
強度分布パターンを有していることが多いので、試料構
造毎の蛍光強度分布パターンを予め調べておけば、表示
された蛍光強度分布パターンに基づいて、試料構造を予
測可能である。
【図１】本発明の１つの実施形態である試料分析装置を
示す側面図
示す側面図
10 微小開口プローブ 11 レーザービーム 12 レーザー 13 コリメーターレンズ 14、16、34 集光レンズ 15 λ／２板 17 冷却ＣＣＤ撮像素子 18 検光子 19 画像表示手段 20 鏡筒 21、33 ビームスプリッタ 22 結像レンズ 31 試料 32 位置検出装置 35 光検出器 36 コントローラー 37 試料台駆動手段 38 試料台
Claims (3)
- 【請求項１】 光の波長よりも短い径の光通過開口を先
端に有する微小開口プローブと、 試料分析用の光を発する光源と、 この光を前記微小開口プローブの基端から入射させる入
射光学系と、 前記微小開口プローブの先端から出射する近接場光の照
射を受ける位置に試料を保持する試料台と、 前記試料で散乱した光を受けて、この散乱光の強度分布
パターンを撮像する撮像手段と、 撮像されたこの強度分布パターンを表示する表示手段と
からなる試料分析装置。 - 【請求項２】 光の波長よりも短い径の光通過開口を先
端に有する微小開口プローブと、 試料分析用の光を発する光源と、 この光を前記微小開口プローブの基端から入射させる入
射光学系と、 前記微小開口プローブの先端から出射する近接場光の照
射を受ける位置に試料を保持する試料台と、 前記近接場光の照射を受けて試料から生じた蛍光を受け
て、この蛍光の強度分布パターンを撮像する撮像手段
と、 撮像されたこの強度分布パターンを表示する表示手段と
からなる試料分析装置。 - 【請求項３】 前記撮像手段として、冷却ＣＣＤ撮像素
子が用いられていることを特徴とする請求項１または２
記載の試料分析装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26195997A JPH11101743A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 試料分析装置 |
| US09/160,346 US6232588B1 (en) | 1997-09-26 | 1998-09-25 | Near field scanning apparatus having an intensity distribution pattern detection |
| US09/817,236 US6426491B2 (en) | 1997-09-26 | 2001-03-27 | Micro-aperture probe evaluating apparatus having a display and a collimating optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26195997A JPH11101743A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 試料分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101743A true JPH11101743A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17369040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26195997A Pending JPH11101743A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 試料分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101743A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1674851A2 (en) | 2004-12-22 | 2006-06-28 | Jasco Corporation | Near field analysis apparatus |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP26195997A patent/JPH11101743A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1674851A2 (en) | 2004-12-22 | 2006-06-28 | Jasco Corporation | Near field analysis apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041119 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050315 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050602 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20061128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |