JPH05181065A - 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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- JPH05181065A JPH05181065A JP3359478A JP35947891A JPH05181065A JP H05181065 A JPH05181065 A JP H05181065A JP 3359478 A JP3359478 A JP 3359478A JP 35947891 A JP35947891 A JP 35947891A JP H05181065 A JPH05181065 A JP H05181065A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 透過型近接場走査型顕微鏡における照明光の
光パワーの利用度を向上させるとともに、観察感度およ
びＳ／Ｎ比を大幅に向上させる。 【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において、前記試料台の入射側
端面および出射側端面を部分透過鏡とし、前記試料台の
光学系を含む光共振器を構成する。前記試料表面とプロ
ーブ手段との間の距離変化は前記光共振器の共振周波数
の変化として検出できる。また、前記試料台の照明光入
射側端面側もしくは出射側端面側にレーザ媒質を配設
し、試料台とレーザ媒質を含む光路の両端部に部分透過
鏡を設けることにより光共振器を構成することもでき
る。
光パワーの利用度を向上させるとともに、観察感度およ
びＳ／Ｎ比を大幅に向上させる。 【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において、前記試料台の入射側
端面および出射側端面を部分透過鏡とし、前記試料台の
光学系を含む光共振器を構成する。前記試料表面とプロ
ーブ手段との間の距離変化は前記光共振器の共振周波数
の変化として検出できる。また、前記試料台の照明光入
射側端面側もしくは出射側端面側にレーザ媒質を配設
し、試料台とレーザ媒質を含む光路の両端部に部分透過
鏡を設けることにより光共振器を構成することもでき
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被観察試料を載置す
るための試料台の光学系を含めて光共振器を構成するこ
とにより観察感度およびＳ／Ｎ比を大幅に向上させる技
術に関する。
微鏡に関し、特に該顕微鏡において被観察試料を載置す
るための試料台の光学系を含めて光共振器を構成するこ
とにより観察感度およびＳ／Ｎ比を大幅に向上させる技
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、直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、たとえばフォ
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、直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、たとえばフォ
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】このような従来の透過
型近接場走査型顕微鏡においては、前記照明光の全反射
により試料表面で発生するエバネッセント波を微小開口
を通して検出する必要があるとともに、高い分解能を得
るためには、この微小開口の径を小さくする必要があ
る。さらに、前述のように試料表面で発生するエバネッ
セント波の強度は表面からの距離により指数関数的に減
衰してしまう。このため、プローブを通して検出される
光信号が非常に小さなレベル（数ピコワット〜数十ピコ
ワット）になり、フォトマルチプライヤのような高感度
な光検出器を使用してこれを検出する必要があり、装置
が大掛かりになるとともに、試料の種類によってはこの
ような高感度な光検出器を使用しても十分な信号強度が
得られない場合があり、しかも信号対雑音比が悪化する
場合もあった。もちろん、照明光を強くすれば、信号強
度を高めることができるが、この場合は被観察試料を破
壊する恐れがある。
型近接場走査型顕微鏡においては、前記照明光の全反射
により試料表面で発生するエバネッセント波を微小開口
を通して検出する必要があるとともに、高い分解能を得
るためには、この微小開口の径を小さくする必要があ
る。さらに、前述のように試料表面で発生するエバネッ
セント波の強度は表面からの距離により指数関数的に減
衰してしまう。このため、プローブを通して検出される
光信号が非常に小さなレベル（数ピコワット〜数十ピコ
ワット）になり、フォトマルチプライヤのような高感度
な光検出器を使用してこれを検出する必要があり、装置
が大掛かりになるとともに、試料の種類によってはこの
ような高感度な光検出器を使用しても十分な信号強度が
得られない場合があり、しかも信号対雑音比が悪化する
場合もあった。もちろん、照明光を強くすれば、信号強
度を高めることができるが、この場合は被観察試料を破
壊する恐れがある。
【０００４】従って、本発明の目的は、前述の従来例の
装置における問題点に鑑み、透過型近接場走査型顕微鏡
において、照明光をあまり強くすることなしに、かつ光
検出器として特別な構造の高感度なものを使用すること
なく、照明光の光パワーの利用度を向上させて試料の観
察感度を上昇させることにある。
装置における問題点に鑑み、透過型近接場走査型顕微鏡
において、照明光をあまり強くすることなしに、かつ光
検出器として特別な構造の高感度なものを使用すること
なく、照明光の光パワーの利用度を向上させて試料の観
察感度を上昇させることにある。
【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
微鏡は前記試料台の入射側端面および出射側端面を部分
透過鏡とし前記試料台の光学系を含む光共振器を構成し
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
微鏡は前記試料台の入射側端面および出射側端面を部分
透過鏡とし前記試料台の光学系を含む光共振器を構成し
たことを特徴とする。
【０００６】この場合、前記試料表面と前記プローブ手
段との間の距離変化を前記光共振器の共振周波数の変化
として検出すると好都合である。
段との間の距離変化を前記光共振器の共振周波数の変化
として検出すると好都合である。
【０００７】また、前記光照射手段の光源として前記光
共振器の共振周波数にロックした半導体レーザを用い、
前記表面と前記プローブ手段との間の距離変化による前
記共振周波数の変化を半導体レーザの周波数変化または
該半導体レーザへの注入電流の変化として検出すること
ができる。
共振器の共振周波数にロックした半導体レーザを用い、
前記表面と前記プローブ手段との間の距離変化による前
記共振周波数の変化を半導体レーザの周波数変化または
該半導体レーザへの注入電流の変化として検出すること
ができる。
【０００８】さらに、本発明の第２の態様によれば、試
料台上に載置した試料に対し相対的に走査可能なプロー
ブ手段を備えた透過型近接場走査型顕微鏡が提供され、
該顕微鏡は前記試料台の照明光入射側端面側もしくは出
射側端面側にレーザ媒質を配設し、試料台と前記レーザ
媒質を含む光路の両端部に部分透過鏡を設けることによ
り試料の観察点における全反射と部分透過鏡によって光
共振器を構成するとともに、前記レーザ媒質を励起して
レーザ発振をさせ、かつ前記試料表面と前記プローブ手
段との距離変化を前記レーザ発振の発振周波数の変化と
して検出することを特徴とする。
料台上に載置した試料に対し相対的に走査可能なプロー
ブ手段を備えた透過型近接場走査型顕微鏡が提供され、
該顕微鏡は前記試料台の照明光入射側端面側もしくは出
射側端面側にレーザ媒質を配設し、試料台と前記レーザ
媒質を含む光路の両端部に部分透過鏡を設けることによ
り試料の観察点における全反射と部分透過鏡によって光
共振器を構成するとともに、前記レーザ媒質を励起して
レーザ発振をさせ、かつ前記試料表面と前記プローブ手
段との距離変化を前記レーザ発振の発振周波数の変化と
して検出することを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記構成に係わる透過型近接場走査型顕微鏡に
おいては、試料台を介して試料裏面から照射された照明
光が試料表面で全反射する場合に生じるエバネッセント
波は、プローブ手段がない場合にはすべて試料すなわち
全反射面の裏側に戻ってくると考えることができる。従
って、プローブ手段がなくエバネッセント波がすべて裏
面に戻る場合と、プローブ手段が存在し該プローブ手段
を通してエバネッセント波が一部試料表面から逃げてい
る場合とでは、照明光の試料台内での実効的な光路長が
変化する。従って、前記試料台の入射側端面および出射
側端面を部分透過鏡とし前記試料台の光学系を含む光共
振器を構成することにより、試料表面とプローブ手段と
の間の距離変化を該光共振器の共振周波数の変化として
高感度で検出することができる。また、前記光共振器の
共振周波数の変化を検出するから、従来のようにプロー
ブ手段として微小開口を持った光導波路を作成する必要
がなくなり、単に微小開口を持ったガラス等の透明物質
を用いるだけでよい。
おいては、試料台を介して試料裏面から照射された照明
光が試料表面で全反射する場合に生じるエバネッセント
波は、プローブ手段がない場合にはすべて試料すなわち
全反射面の裏側に戻ってくると考えることができる。従
って、プローブ手段がなくエバネッセント波がすべて裏
面に戻る場合と、プローブ手段が存在し該プローブ手段
を通してエバネッセント波が一部試料表面から逃げてい
る場合とでは、照明光の試料台内での実効的な光路長が
変化する。従って、前記試料台の入射側端面および出射
側端面を部分透過鏡とし前記試料台の光学系を含む光共
振器を構成することにより、試料表面とプローブ手段と
の間の距離変化を該光共振器の共振周波数の変化として
高感度で検出することができる。また、前記光共振器の
共振周波数の変化を検出するから、従来のようにプロー
ブ手段として微小開口を持った光導波路を作成する必要
がなくなり、単に微小開口を持ったガラス等の透明物質
を用いるだけでよい。
【００１０】また、前記光照射手段の光源として前記光
共振器の共振周波数にロックさせた半導体レーザを用い
ることにより、前記試料表面とプローブ手段との間の距
離変化による前記共振周波数の変化をこの半導体レーザ
の周波数変化あるいは注入電流の変化として検出するこ
とができ、高感度かつ高Ｓ／Ｎ比の検出が可能となる。
共振器の共振周波数にロックさせた半導体レーザを用い
ることにより、前記試料表面とプローブ手段との間の距
離変化による前記共振周波数の変化をこの半導体レーザ
の周波数変化あるいは注入電流の変化として検出するこ
とができ、高感度かつ高Ｓ／Ｎ比の検出が可能となる。
【００１１】また、本発明の別の態様に係わる透過型近
接場走査型顕微鏡においては、前記レーザ媒質および試
料台を含む光路の両端部に部分透過鏡を設けることによ
り光共振器を構成し、この光共振器に含まれるレーザ媒
質を励起してレーザ発振をさせることにより、試料表面
とプローブ手段との距離変化が前記レーザ発振の発振周
波数の変化となって現れる。従って、この発振周波数の
変化を検出して出力信号とすることにより高感度かつ高
Ｓ／Ｎ比の観測が可能となる。
接場走査型顕微鏡においては、前記レーザ媒質および試
料台を含む光路の両端部に部分透過鏡を設けることによ
り光共振器を構成し、この光共振器に含まれるレーザ媒
質を励起してレーザ発振をさせることにより、試料表面
とプローブ手段との距離変化が前記レーザ発振の発振周
波数の変化となって現れる。従って、この発振周波数の
変化を検出して出力信号とすることにより高感度かつ高
Ｓ／Ｎ比の観測が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。図１は、本発明の第１の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、試料１を載置するための試料台３として透明ガラ
ス等によって構成される三角プリズムを使用する。この
試料台３の少なくとも照明光の入射側端面および出射側
端面は部分透過鏡とされる。これは、たとえば両端面に
部分透過鏡５，７を配設してもよく、あるいは試料台３
の各端面に直接部分透過膜を形成してもよい。また、半
導体レーザのような光源９からの光を試料台３に入射す
るためにコリメートレンズ１１が使用されている。
説明する。図１は、本発明の第１の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、試料１を載置するための試料台３として透明ガラ
ス等によって構成される三角プリズムを使用する。この
試料台３の少なくとも照明光の入射側端面および出射側
端面は部分透過鏡とされる。これは、たとえば両端面に
部分透過鏡５，７を配設してもよく、あるいは試料台３
の各端面に直接部分透過膜を形成してもよい。また、半
導体レーザのような光源９からの光を試料台３に入射す
るためにコリメートレンズ１１が使用されている。
【００１３】光源９からの照明光は試料台の入射面およ
び反射面にそれぞれほぼ垂直に、さらに試料面で全反射
が起こるような角度で入射する。これにより、試料台３
への照明光の入射面側の部分透過鏡５、出射面側の部分
透過鏡７および全反射の起こっている試料面によって光
共振器を構成する。
び反射面にそれぞれほぼ垂直に、さらに試料面で全反射
が起こるような角度で入射する。これにより、試料台３
への照明光の入射面側の部分透過鏡５、出射面側の部分
透過鏡７および全反射の起こっている試料面によって光
共振器を構成する。
【００１４】さらに、図１の透過型近接場走査型顕微鏡
においては、試料面から全反射されてきた光を部分透過
鏡７を介し検出するためのフォトディテクタ１３とフォ
トディテクタ１３の出力に基づき光源９の半導体レーザ
への注入電流を制御するフィードバックアンプ１５を設
ける。
においては、試料面から全反射されてきた光を部分透過
鏡７を介し検出するためのフォトディテクタ１３とフォ
トディテクタ１３の出力に基づき光源９の半導体レーザ
への注入電流を制御するフィードバックアンプ１５を設
ける。
【００１５】さらに、試料１に対向して先端を尖らせた
光ファイバ等によって構成されるプローブ１７と、プロ
ーブ１７を試料面に沿って走査するためのＸＹスキャナ
１９と、ＸＹドライバ２１と、ＸＹドライバ２１からの
駆動信号および前記フィードバックアンプ１５の出力信
号に基づき観察画像を表示するための表示装置２３とを
具備する。
光ファイバ等によって構成されるプローブ１７と、プロ
ーブ１７を試料面に沿って走査するためのＸＹスキャナ
１９と、ＸＹドライバ２１と、ＸＹドライバ２１からの
駆動信号および前記フィードバックアンプ１５の出力信
号に基づき観察画像を表示するための表示装置２３とを
具備する。
【００１６】こ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９からのレーザ光がコリメー
トレンズ１１を介して試料台３に入射される。そして、
このレーザ光は試料台３の試料面に対応する面で全反射
され試料台３の出射側端面の部分透過鏡７を介して放出
される。そして、この放出された光はフォトディテクタ
１３によって検出され、フィードバックアンプ１５を介
して透過光強度が一定になるように光源９を構成する半
導体レーザへの注入電流を制御する。なお、光源９から
射出し試料台３の入射側端面における部分透過鏡５によ
って反射した光が直接光源９に戻らないように図示しな
い光アイソレータを設けると好都合である。
型顕微鏡においては、光源９からのレーザ光がコリメー
トレンズ１１を介して試料台３に入射される。そして、
このレーザ光は試料台３の試料面に対応する面で全反射
され試料台３の出射側端面の部分透過鏡７を介して放出
される。そして、この放出された光はフォトディテクタ
１３によって検出され、フィードバックアンプ１５を介
して透過光強度が一定になるように光源９を構成する半
導体レーザへの注入電流を制御する。なお、光源９から
射出し試料台３の入射側端面における部分透過鏡５によ
って反射した光が直接光源９に戻らないように図示しな
い光アイソレータを設けると好都合である。
【００１７】このように、半導体レーザ９の注入電流を
制御することにより該半導体レーザ９の発振周波数が制
御され、該発振周波数が部分透過鏡５，７、試料台３等
によって構成される光共振器の共振周波数にロックする
よう構成する。すなわち図２のＡは試料台３等によって
構成される光共振器の共振曲線を、Ｂはレーザ９の発振
線を周波数νを横軸にして示す。半導体レーザ９は注入
電流量の変化により発振周波数が変化するので、図２に
示すように、フォトディテクタ１３で検出する光強度が
一定になるように半導体レーザ９の注入電流量を制御
し、光共振器の共振曲線のスロープの中間点の周波数ν
１に半導体レーザ９の発振周波数をロックする。
制御することにより該半導体レーザ９の発振周波数が制
御され、該発振周波数が部分透過鏡５，７、試料台３等
によって構成される光共振器の共振周波数にロックする
よう構成する。すなわち図２のＡは試料台３等によって
構成される光共振器の共振曲線を、Ｂはレーザ９の発振
線を周波数νを横軸にして示す。半導体レーザ９は注入
電流量の変化により発振周波数が変化するので、図２に
示すように、フォトディテクタ１３で検出する光強度が
一定になるように半導体レーザ９の注入電流量を制御
し、光共振器の共振曲線のスロープの中間点の周波数ν
１に半導体レーザ９の発振周波数をロックする。
【００１８】この状態で、試料１にプローブ１７を近付
けると、試料１から放出されるエバネッセント波のプロ
ーブとの相互作用により、光共振器の実効長が変わるた
めに共振周波数が変化する。すなわち、プローブ１７と
試料１との距離によって光共振器の共振周波数が変化す
る。従って、プローブ１７をＸＹスキャナ１９により試
料１の表面に沿って走査すると、試料１の形状に応じて
光共振器の共振周波数が変化する。そして、半導体レー
ザ９は、光共振器の共振周波数にロックしており、すな
わちフォトディテクタ１３の出力が一定になるように前
記図２の共振曲線のある点にロックしている。従って、
半導体レーザ９への注入電流すなわちフィードバックア
ンプの出力は試料１の表面とプローブ１７との間隔に対
応した信号となり、この信号を表示装置２３に入力して
ＸＹドライバ２１からの走査位置信号ｘ，ｙに基づき表
示することにより、試料１の形状に対応する画像を得る
ことができる。このように半導体レーザ９の注入電流か
ら画像信号を得ることにより従来のように光ファイバプ
ローブおよびフォトマルチプライヤを使用して画像信号
を検出する場合に比較し、より高感度の画像検出が可能
となる。また、フォトディテクタ１３としてフォトダイ
オードのようなノイズの少ない素子を使用でき、画像信
号のＳ／Ｎを向上することができる。
けると、試料１から放出されるエバネッセント波のプロ
ーブとの相互作用により、光共振器の実効長が変わるた
めに共振周波数が変化する。すなわち、プローブ１７と
試料１との距離によって光共振器の共振周波数が変化す
る。従って、プローブ１７をＸＹスキャナ１９により試
料１の表面に沿って走査すると、試料１の形状に応じて
光共振器の共振周波数が変化する。そして、半導体レー
ザ９は、光共振器の共振周波数にロックしており、すな
わちフォトディテクタ１３の出力が一定になるように前
記図２の共振曲線のある点にロックしている。従って、
半導体レーザ９への注入電流すなわちフィードバックア
ンプの出力は試料１の表面とプローブ１７との間隔に対
応した信号となり、この信号を表示装置２３に入力して
ＸＹドライバ２１からの走査位置信号ｘ，ｙに基づき表
示することにより、試料１の形状に対応する画像を得る
ことができる。このように半導体レーザ９の注入電流か
ら画像信号を得ることにより従来のように光ファイバプ
ローブおよびフォトマルチプライヤを使用して画像信号
を検出する場合に比較し、より高感度の画像検出が可能
となる。また、フォトディテクタ１３としてフォトダイ
オードのようなノイズの少ない素子を使用でき、画像信
号のＳ／Ｎを向上することができる。
【００１９】図３は、本発明の他の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、前記実施例と同様の三角プリズムを用いた試料台
３を具備し、この試料台３の光入射側にレーザ媒質２５
としてＮｄ：ＹＡＧガラスを配置する。また、このレー
ザ媒質２５を励起するために半導体レーザのような光源
２７を設ける。また、レーザ媒質２５の光入射側と試料
台３の光出射側端面にそれぞれ部分透過鏡２９および７
を設け、さらに試料台３の試料面における全反射を利用
し光共振器を構成する。また、Ｎｄ：ＹＡＧガラスから
出射され試料台３の試料面で全反射して部分透過鏡７を
透過してくる光の周波数を計数するために周波数カウン
タ３１が設けられている。また、試料１の表面上には前
記図１の実施例と同様にプローブ１７、Ｘ−Ｙスキャナ
１９、該Ｘ−Ｙスキャナ１９を駆動するＸ−Ｙドライバ
２１、そして表示装置２３が設けられている。なお、表
示装置２３にはＸ−Ｙドライバ２１からの位置信号ｘ，
ｙとともに、周波数カウンタ３１の計数周波数に対応す
る信号が入力されている。
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、前記実施例と同様の三角プリズムを用いた試料台
３を具備し、この試料台３の光入射側にレーザ媒質２５
としてＮｄ：ＹＡＧガラスを配置する。また、このレー
ザ媒質２５を励起するために半導体レーザのような光源
２７を設ける。また、レーザ媒質２５の光入射側と試料
台３の光出射側端面にそれぞれ部分透過鏡２９および７
を設け、さらに試料台３の試料面における全反射を利用
し光共振器を構成する。また、Ｎｄ：ＹＡＧガラスから
出射され試料台３の試料面で全反射して部分透過鏡７を
透過してくる光の周波数を計数するために周波数カウン
タ３１が設けられている。また、試料１の表面上には前
記図１の実施例と同様にプローブ１７、Ｘ−Ｙスキャナ
１９、該Ｘ−Ｙスキャナ１９を駆動するＸ−Ｙドライバ
２１、そして表示装置２３が設けられている。なお、表
示装置２３にはＸ−Ｙドライバ２１からの位置信号ｘ，
ｙとともに、周波数カウンタ３１の計数周波数に対応す
る信号が入力されている。
【００２０】このような透過型近接場走査型顕微鏡にお
いては、光源２７から射出される光によってレーザ媒質
２５が励起され、該レーザ媒質２５および試料台３等に
よって構成される光共振器の共振周波数でレーザ発振が
行われる。光源２７の出力光の波長はたとえば７８０ｎ
ｍとされ、これによってレーザ媒質２５がたとえば波長
１．０６マイクロメータのレーザ発振を行う。
いては、光源２７から射出される光によってレーザ媒質
２５が励起され、該レーザ媒質２５および試料台３等に
よって構成される光共振器の共振周波数でレーザ発振が
行われる。光源２７の出力光の波長はたとえば７８０ｎ
ｍとされ、これによってレーザ媒質２５がたとえば波長
１．０６マイクロメータのレーザ発振を行う。
【００２１】このようなレーザ発振によって試料１を裏
面から照明しながら、プローブ１７を前記図１の実施例
と同様に試料１に近付けかつＸ−Ｙスキャナ１９によっ
て走査する。この場合、プローブ１７と試料１との距離
に応じて光共振器の実効長が変化し前記レーザ発振の周
波数が変化する。
面から照明しながら、プローブ１７を前記図１の実施例
と同様に試料１に近付けかつＸ−Ｙスキャナ１９によっ
て走査する。この場合、プローブ１７と試料１との距離
に応じて光共振器の実効長が変化し前記レーザ発振の周
波数が変化する。
【００２２】このような発振周波数の変化を周波数カウ
ンタ３１で測定し、試料−プローブ間距離に対応した周
波数変化を有する信号が得られ、この信号を必要に応じ
てＦ−Ｖ変換して表示装置２３に入力する。これによ
り、表示装置２３において試料１の形状に応じた画像を
表示することができる。
ンタ３１で測定し、試料−プローブ間距離に対応した周
波数変化を有する信号が得られ、この信号を必要に応じ
てＦ−Ｖ変換して表示装置２３に入力する。これによ
り、表示装置２３において試料１の形状に応じた画像を
表示することができる。
【００２３】なお、プローブ１７と試料１との距離が一
定になるように、すなわちレーザ発振の発振周波数が一
定になるように、プローブ１７と試料１との間の距離を
制御し、この制御のための誤差信号を出力信号として表
示装置に入力することも可能である。また、レーザ媒質
およびその励起法は上に示したものに限定されず、任意
のものの組合わせを用いることができる。さらに、試料
台そのものをレーザ媒質で構成してもよい。図３の実施
例では、発振周波数の制御等のフィードバックループが
不要であるから、装置構成が簡略化される。また、レー
ザ発振の発振周波数から画像信号を得るから、検出感度
が極めて高くなる。
定になるように、すなわちレーザ発振の発振周波数が一
定になるように、プローブ１７と試料１との間の距離を
制御し、この制御のための誤差信号を出力信号として表
示装置に入力することも可能である。また、レーザ媒質
およびその励起法は上に示したものに限定されず、任意
のものの組合わせを用いることができる。さらに、試料
台そのものをレーザ媒質で構成してもよい。図３の実施
例では、発振周波数の制御等のフィードバックループが
不要であるから、装置構成が簡略化される。また、レー
ザ発振の発振周波数から画像信号を得るから、検出感度
が極めて高くなる。
【００２４】なお、上記各実施例においては、光共振器
はすべて定在波型としたが、もちろんリング型共振器を
用いてもよい。さらに、試料台として三角プリズムを用
いたが、三角プリズムの代わりに入射面および出射面が
曲面のものを利用してもよい。
はすべて定在波型としたが、もちろんリング型共振器を
用いてもよい。さらに、試料台として三角プリズムを用
いたが、三角プリズムの代わりに入射面および出射面が
曲面のものを利用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、比較的
簡単な装置構成により、照明光の光パワーの利用度を極
めて高くすることができる。さらに、画像の検出感度が
極めて高くなり、かつ信号対雑音比も大幅に向上させる
ことが可能となる。
簡単な装置構成により、照明光の光パワーの利用度を極
めて高くすることができる。さらに、画像の検出感度が
極めて高くなり、かつ信号対雑音比も大幅に向上させる
ことが可能となる。
【図１】本発明の第１の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。
査型顕微鏡の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の顕微鏡における光共振器および半導体レ
ーザの波長特性を示すグラフである。
ーザの波長特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の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。
査型顕微鏡の概略の構成を示すブロック図である。
１ 試料 ３ 試料台 ５，７，２９ 部分透過鏡 ９ 半導体レーザ １１ ポリメイトレンズ １３ フォトディテクタ １５ フィードバックアンプ １７ プローブ １９ Ｘ−Ｙスキャナ ２１ Ｘ−Ｙドライバ ２３ 表示装置 ２５ レーザ媒質 ２７ 光源 ３１ 周波数カウンタ
Claims (5)
- 【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、 前記試料台の入射側端面および出射側端面を部分透過鏡
とし前記試料台の光学系を含む光共振器を構成したこと
を特徴とする透過型近接場走査型顕微鏡。 - 【請求項２】 前記試料表面と前記プローブ手段との間
の距離変化を前記光共振器の共振周波数の変化として検
出することを特徴とする請求項１に記載の透過型近接場
走査型顕微鏡。 - 【請求項３】 前記光照射手段の光源として前記光共振
器の共振周波数にロックした半導体レーザを用い、前記
試料表面と前記プローブ手段との間の距離変化による前
記共振周波数の変化を前記半導体レーザの周波数変化と
して検出することを特徴とする請求項２に記載の透過型
近接場走査型顕微鏡。 - 【請求項４】 前記光照射手段の光源として前記光共振
器の共振周波数にロックした半導体レーザを用い、前記
試料表面と前記プローブ手段との間の距離変化による前
記共振周波数の変化を前記半導体レーザへの注入電流の
変化として検出することを特徴とする請求項２に記載の
透過型近接場走査型顕微鏡。 - 【請求項５】 試料台上に載置した試料に対し相対的に
走査可能なプローブ手段を備えた透過型近接場走査型顕
微鏡であって、 前記試料台の照明光入射側端面側もしくは出射側端面側
にレーザ媒質を配設し、 試料台と前記レーザ媒質を含む光路の両端部に部分透過
鏡を設けることにより、試料の観察点における全反射と
部分透過鏡によって光共振器を構成するとともに、前記
レーザ媒質を励起してレーザ発振をさせ、かつ前記試料
表面と前記プローブ手段との距離変化を前記レーザ発振
の発振周波数の変化として検出す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 |
|---|---|---|---|
| JP3359478A JPH05181065A (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 |
|---|---|---|---|
| JP3359478A JPH05181065A (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 |
|---|---|
| JPH05181065A true JPH05181065A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18464707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3359478A Pending JPH05181065A (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) | JPH05181065A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1194859A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Toshihiko Kataoka | 光共振器を利用した走査型近接場光学顕微鏡 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3359478A patent/JPH05181065A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1194859A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Toshihiko Kataoka | 光共振器を利用した走査型近接場光学顕微鏡 |
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