JPH0734032B2 - 磁力測定装置及び方法 - Google Patents

磁力測定装置及び方法

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JPH0734032B2
JPH0734032B2 JP2190886A JP19088690A JPH0734032B2 JP H0734032 B2 JPH0734032 B2 JP H0734032B2 JP 2190886 A JP2190886 A JP 2190886A JP 19088690 A JP19088690 A JP 19088690A JP H0734032 B2 JPH0734032 B2 JP H0734032B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、ローレンツ力顕微鏡の使用に関し、より詳し
くは、チップのローレンツ力に誘起された偏位を走査型
トンネル顕微鏡（STM）で測定することにより試料中の
磁気構造を高分解能で解像することに関する。
B.従来の技術 磁界分布を顕微鏡尺度で解像するいくつかの手段が存在
する。ふつうの解像力用には、カー（Kerr）効果に基づ
く光学的技法が適切であり、光の波長により制限される
約0.5ミクロンの空間的解像度を提供する。もう１つの
手法は、解像しようとする表面全体にわたる磁粉の拡が
りと、次いで光を用いた結像の獲得を要求するビッタ
（Bitter）模様技法を使用することである。より高い空
間的解像力を得るには、スピン偏極解像法などの電子ビ
ーム解像技法及びローレンツ顕微鏡技法の利用に頼る必
要がある。
現在、磁気構造を高分解能解像するための先端的技法
は、Appl.Phys.Lett.、Vol.50、No.20（1987年５月18
日）、pp.1455〜1457所載の「Magnetic Imaging by “F
orce Microscopy"with 1000Å Resolution」と題するY.
マーチン（Martin）及びH.K.ウィクラマシンゲ（Wickra
masinghe）の論文に記載されているように、横方向分解
能が通常1000オングストロームのチップの大きさにより
制限されている、磁力顕微鏡技法（MFM）の利用を含
む。もう１つの技法は、Sciegce、Vol.234（1986年10月
17日）、pp.333〜340所載の、「Polarized Electron Pr
obes of Magnetic Surfaces」と題する、R.T.チェロッ
タ（Celotta）及びD.T.ピアース（Pierce）の論文に記
載されているように、原則として分解能が遠距離電子ビ
ーム・スポット・サイズに制限されている偏光解析によ
る、走査電子顕微鏡技法（SEMPA）の利用である。SEMPA
技法は、また。表面試料調製に関連する困難及び偏光感
知装置の精度に問題がある。これまで、このSEMPA技法
は、1000オングストロームの分解能で実証されてきた
が、100オングストロームの分解能を達成する可能性は
存在する。
C.発明が解決しようとする課題 したがって、本発明の主目的は、ローレンツ力により誘
起されたチップの偏位を走査型トンネル顕微鏡で測定す
ることにより、試料中の磁界を高分解能で解像する装置
とその方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、分解能が約数オングストロ
ーム程度である、試料中の磁気構造を解像する装置とそ
の方法を提供することにある。
本発明のさらにもう１つの目的は、試料の表面形状（to
pography）と横磁界強度を同時に測定する装置とその方
法を提供することにある。
D.課題を解決するための手段 本発明は、チップと試料の間の力を、チップと試料表面
の間の間隔の関数として、正確に測定するためのもので
ある。チップを試料表面のすぐ近くで振動させ、光ヘテ
ロダイン干渉計を用いて正確にチップの振動を測定す
る。本技法は、チップと試料の間の力を測定するための
敏感かつ柔軟な配置を提供する。その結果、数オングス
トロームの尺度で非接触輪郭描写を行なうことにより磁
界の解像が可能である。詳しくは、本発明の測定技術は
理論的には、走査型トンネル顕微鏡の高分解能像を使っ
て実証されているように、近距離ビームサイズによって
のみ制限される分解能、すなわち５オングストロームよ
りも良い横分解能を得ることができる。
本発明の教示によると、走査型トンネル顕微鏡は長くて
細いチップを用いて動作される。このような構成では、
チップは試料表面の平面に垂直な方向にはよく曲がらな
いが、試料表面の平面に平行な方向には柔軟である。磁
界が試料表面に平行な平面にあって、トンネル電流がチ
ップと試料の間を流れている状態では、チップの静的偏
位が起こることになる。第１交流バイアス電圧を第１周
波数でチップと試料の間に印加すると、振動電流によ
り、チップが第１周波数で試料表面に平行な方向に振動
運動を行なうようになる。レーザ位相変動を測定するこ
とにより、振動運動を光ヘテロダイン干渉計で検出す
る。
後述するように試料表面に平行な磁界成分の大きさと方
向を決定する、直行する２平面内で、チップの動きを検
出することができる。検出は、たとえば、２つの独立し
た干渉計を使うか、または１つの簡単な干渉計を用い
て、検出された光信号の振幅と位相の両方を測定するこ
とにより、達成される。したがって、試料表面を横断す
るチップを走査することにより、ベクトル磁界の試料全
体にわたる像を得ることができる。
E.実施例 図面を参照するが、特に第１図は、従来の走査型トンネ
ル顕微鏡の本質的な構成要素の概略を示す。解像しよう
とする試料10は電極として働き、その上方ですぐ近くに
チップ12が配設されている。試料及びチップは、ｘ、
ｙ、ｚで表示される３つの座標軸の各々で、相互に動き
合うことができる。試料またはチップあるいはその両方
もまた、３個の圧電駆動機構14、16、18が設けてある。
圧電駆動機構14及び16は、それぞれ横ｘ及びｙ方向に動
作する。駆動機構は、チップ12または試料10あるいはそ
の組合せに作用して、ｘ軸とｙ軸に沿ったチップと試料
の間の相対運動を行なわせる。垂直圧電駆動機構18は、
チップ12と試料10表面の間の間隔を、図に示すように、
垂直方向とｚ軸方向で調整する。測定装置20を、試料10
及びチップ12、ならびに圧電駆動機構14、16、18に結合
する。制御機構22を測定装置20及びｚ軸圧電駆動機構18
に結合して、試料10と12の間の分離距離を制御する。測
定装置20を解析器24に結合し、これをプロッタ26や表示
画面28などの出力装置に接続する。電極は大きさを誇張
して略図で描かれている。電極、試料、チップの実際の
物理的寸法、ならびにそれらの可能な調節範囲は、トン
ネル効果の微妙な性質のため、異常に小さい。制御機構
22は非常に精密に動作できなければならず、測定装置20
は極めて鋭敏でなければならない。
本発明は、横方向に５オングストロームよりも良い測定
分解能を提供する。第２図に示すように、走査型トンネ
ル顕微鏡は、サポート42により支持された長くて細いチ
ップ40を用いて動作する。チップ40は、チップの縦軸方
向、すなわち金属試料46の表面44にほぼ垂直な方向では
よく曲がることができず、試料表面44にほぼ平行な方向
では柔軟である。チップはタングステン製が好ましく、
この寸法は、長さが約200ミクロンであり、直径は底面
での10ミクロンから先細となっており、終端点では約20
ナノメータである。
磁界が試料の平面に表われ、電48からの電流をチップ40
と試料46の間に通すと＝×の方向に静的な偏位が
生じる。電圧発生機構50から交流バイアス電圧を周波数
ω１でチップ40と試料46の間に印加すると、動作電流に
よってチップ40は試料表面44の面にほぼ平行な方向に振
動運動を行なう。チップ40の動きを検出し、この動きを
レーザ・プローブ52及びレンズ54から構成されている光
ヘテロダイン干渉計51を用いて測定する。
光ヘテロダイン干渉計は周知である。走査相互間力顕微
鏡の応用分野で用いて成功してきた好ましい干渉計が、
J.Appl.Phys.、Vol.61、No.10（1987年５月15日）、pp.
4723〜4729に所載の「Atomic Force Microscope−Force
Mapping and Profiling on a sub 100−Å Scale」と
題する、Y.マーチン（Martin）、C.C.ウイリアムズ（Wi
liams）、H.K.ウィクラマシンゲ（WicKramasinghe）の
論文に詳細に記載されており、この論文は本明細書に引
用されている。
チップ40及びホルダー42は、それぞれ、要素56、58、60
と略図で示すｘ、ｙ、ｚ方向圧電駆動機構に結合されて
いる。チップの固定（statinary）試料46上の点に対す
るｘ方向、ｙ方向、ｚ方向における位置を、導線62、6
4、66を介してコンピュータ68に送る。チップを試料全
体にわたりｘ方向、ｙ方向で走査しながら、各要素56、
58、60より導線62、64、66を介して得られた圧電駆動信
号からコンピュータ68により計算された位置と、干渉計
51から導線70を介してコンピュータ68に送られた磁界強
度Ｂを組み合わせて、チップを試料表面全体にわたって
走査するとき、磁界の試料46の表面に沿った表示を出力
装置72に生成する。出力装置72は、試料46の表面44に沿
った位置の関数として磁界をグラフまたは表にして表示
することのできる、画面表示、プロッタ・レコーダまた
はその他の装置でもよい。
動作に当っては、チップを試料表面から１ナノメータ程
度の距離におく。振動運動の振幅は、0.1ないし10ナノ
メータの範囲にある。コンピュータ68は、IBM PC/ATま
たはデータ取得の点で同じかより良い能力を有するコン
ピュータであることが好ましい。
上記の記載は、チップの固定試料に対する動きを開示す
るものであり、当業者にとっては、固定チップと可動試
料の間、または可動チップと可動試料の間の相対運動
が、第１図の走査型トンネル顕微鏡（STM）の説明と共
に記載してあるように、等しく行なわれることは、明白
である。
磁界効果の大きさは、次のようにコンピュータ68により
計算される。トンネル電流Ｉを表わす特性長尺度ｌにわ
たって減少する磁界Ｂが試料のすぐ外側に位置し、チッ
プ40のばね定数がｋである材料において、チップの静的
偏位はIBl/kの程度である。チップの機械的共鳴振動数
にほぼ等しく選択されたバイアス電圧の周波数ω１を有
する交流電流の場合、チップの動きの振幅はＱに静的偏
位を乗じたもの、すなわちａ＝QIBl/kである。磁界の空
間周波数成分の高い場合、磁界Ｂが減衰する範囲の長さ
ｌはＢの空間波長にほぼ等しい。したがって、磁界Ｂに
おけるチップの100オングストロームのゆらぎを解像す
るため、ｌを100オングストロームに設定する。100とい
う代表的なＱで、Ｂ＝1W/m2、ｋ＝10-2N/m、１μＡの交
流、ｌ＝100オングストロームの場合、チップは１オン
グストロームのピーク振幅で振動することになる。磁界
解像で顕微鏡の分解能の本質的な限界は、走査型トンネ
ル顕微鏡のそれに似ており、多分、チップからの電解放
出に起因するトンネル域及びギャップ距離の増大により
制限されている。これらの両効果は、現在周知の技法で
入手可能な分解能より大きさが数階級低いことがわかっ
ている。これらの効果は、たとえば、Rev.Sci.Instr.、
Vol.43、No.7（1972年７月）、pp.999〜1011に所載の
「The Topografiner:An Instrument for Measuring Sur
face Microtopography」と題するR.ヤング（Young）、
J.ウォード（Ward）、F.サイヤー（Scire）の論文に記
載されている。
測定のSN比は、光干渉計の雑音抑制及びチップの熱励起
発振により決定される。テストはマーチン（Martin）等
の上記論文に所載の光干渉計が100μＷのレーザ出力で もの低いチップ変位を測定でき、したがって厳しい限界
を表わしていないことを示している。10-2N/mのばね定
数の場合、チップ位置の２乗平均平方根ゆらぎは室温で
約12Åである。帯域幅βでの振幅は、式Ｎ＝（4RBTQβ/
kω１）1/2で与えられる。上記のパラメータで、100オ
ングストロームの分解能（すなわちａ＝１）を達成する
とき、１のSN比を得るため、帯域幅βとチップ40の共鳴
振動数ω１の関係は、ω1/β＝1.6×104となっている。
通常、ω１は約50kHzであり、したがってβは約4Hzであ
る。次いで、測定分解能の実際上の限界は、走査型トン
ネル顕微鏡のドリフトによることになり、このため、約
0.1Hzないし1Hzのβ、すなわちだいたい15Åの分解能を
下限としている。
さらにそれ以上の周辺雑音源からの防御が、チップを第
２周波数ω２で試料46の表面44の面にほぼ垂直なｚ軸方
向に振動させることにより達成可能である。適当な交流
電圧信号をｚ軸方向圧電駆動機能に印加することによ
り、チップの振動運動を行なわせる。周波数ω２はチッ
プの共鳴振動数になく、検出されるどの合計周波数や差
周波数であれ、チップの共鳴振動数になっているように
ω２を選んでいる。光ヘテロダイン干渉計により２種の
印加された運動の差周波数及び和周波数（ω１±ω２）
でチップの動きを検出すると、チップ40と試料46だけの
相互作用が検出され測定される。チップとの力相互作用
の低分解能構成成分を拒絶するのに加えて、上記ヘテロ
ダイン方式は試料の高さのジュール加熱誘起変調から生
じるスプリアス信号を消去する。図に示すように、レー
ザ位相変動を測定できる１台の干渉計、あるいはまたそ
れぞれが両運動軸の一方向で動きを測定する２台の干渉
計が、チップの動きを測定する。
上記の内容はチップの動きに関するもので、当業者に
は、チップと試料の間の相対運動が重要であることが明
白になる。したがって、本発明の実施では、チップまた
は試料の動き、あるいはチップと試料の両方の動きを使
用してもよい。
上記のように、チップの動きならびにｘ、ｙ、ｚ軸の位
置をコンピュータに与える。今度は、コンピュータが、
チップの振動振幅及び磁界強度に関する上記の方程式を
用いて、それぞれの関連チップ位置での磁界強度を計算
し、計算値に対応する出力信号を出す。
上記の発明は、従来の方法にまさる独特な利点を提供す
る。第１に、本装置は通常の走査型トンネル顕微鏡とし
て独立して動作する。したがって、形状特性と横磁界強
度を同時に測定する。チップの静的偏位（形状測定用）
は対象とする長さ尺度に比べてかなり小さいので、表面
形状と磁界の画像は容易に分離される。したがって、表
面形状測定の他に、独立して磁界強度が都合よく測定さ
れる。第２に、走査型トンネル顕微鏡で得ることのでき
るよりすぐれた高分解能が磁界測定の分解能を決定する
ので、この場合の分解能は、磁力顕微鏡法あるいはまた
偏光解析式走査電子顕微鏡法を用いて達成されるものよ
りもはるかに良い。チップの形状が、通常の走査型トン
ネル顕微鏡の場合と同じように、特に粗い表面を測定す
るとき、分解能に影響する。また、２次電子放出は、分
解能の限界に大きな役割を演じていない。最後に、チッ
プの強制振動を直交する２方向で検出することにより、
試料中の磁界の方向を求めることができる。
F.効果 本発明によれば、測定対象の磁界を高分解能で解像し、
可視化することができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、走査型トンネル顕微鏡の本質的構成要素の概
略図である。 第２図は、本発明を実施するのに有用な装置の概略図で
ある。 10、40……試料、44……試料表面、12、42……チップ、
42……サポート、14、16、18……ｘ軸方向、ｙ軸方向、
ｚ軸方向圧電駆動装置、20……測定装置、22……制御機
構、24……解析器、26……プロッタ、28……可視画面、
51……干渉計、62、64、66……導線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−304183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−43777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1954（ＪＰ，Ａ) Ｙ．Ｍａｒｔｉｎ ｅｔ ａｌ．， Ａ ｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． 50 （20），18 Ｍａｙ 1987，Ｐ．1455− 1457, Ｐ．Ｃ．Ｄ．Ｈｏｂｂｓ ｅｔ ａ ｌ．， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔ ｔ． 55（22），27 Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 1989，Ｐ．2357−2359

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】チップと試料表面との間の距離及びチップ
    の位置を制御し、表面の走査を可能にし、試料に対する
    チップの位置を示す信号を送り出すための駆動手段と、 上記チップと表面との間に電流を発生させて、チップを
    磁界の存在下で振動運動させるために、電流信号をチッ
    プの共鳴振動数に実質的に等しい周波数で供給するため
    の、チップに結合された発生手段と、 チップの動きを測定して、その動きを示す信号を送り出
    すために配設された検出手段と、 チップの位置及びその位置に対応する磁界強度を示す出
    力信号を生成するための、上記検出手段と上記駆動手段
    に結合されたコンピュータ手段 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
    試料中の磁界を測定するための装置。
  2. 【請求項２】チップの該当位置における磁界強度の画像
    を提供するための、上記コンピュータに結合された出力
    装置手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】上記出力装置手段が画面を含む、請求項２
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】上記出力装置手段がプロッタを含む、請求
    項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】上記駆動手段が、チップを表面に対して位
    置決めするための圧電駆動手段を含む、請求項１に記載
    の装置。
  6. 【請求項６】上記圧電駆動手段がチップを固定表面に対
    して位置決めする、請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】上記圧電駆動手段が表面を固定チップに対
    して位置決めする、請求項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】上記コンピュータ手段が試料表面の表面形
    状を示すもう１つの出力を提供する、請求項１に記載の
    装置。
  9. 【請求項９】上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計であ
    る、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】チップを試料表面のすぐ近くに配設し
    て、表面を走査する段階と、 チップと表面との間に電流を発生させて、チップを磁界
    の存在下で振動運動させるために、電流信号をチップの
    共鳴振動数に実質的に等しい周波数でチップに供給する
    段階と、 チップの動きを測定して、このような動きを示す信号を
    生成する段階と、 チップの位置、及び、測定して得られたチップの振動振
    幅数値より、その位置に対応する磁界強度を算出する段
    階 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
    試料中の磁界を測定するための方法。
  11. 【請求項１１】チップの位置及びチップの位置に対応す
    る磁界強度を表示する段階をさらに含む、請求項10に記
    載の方法。
  12. 【請求項１２】試料表面の表面形状を同時に測定する段
    階をさらに含む、請求項10に記載の方法。
  13. 【請求項１３】試料表面の表面形状を同時に表示する段
    階をさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】上記の運動測定が光学的な運動測定であ
    る、請求項10に記載の方法。
  15. 【請求項１５】チップと試料表面との間の距離及びチッ
    プの位置を制御して、試料表面の走査を可能にし、チッ
    プの位置を示す信号を供給するための圧電駆動手段と、 チップと試料表面との間に電流信号を発生させて、磁界
    の存在下でチップに振動運動を起こさせるために、チッ
    プの共鳴振動数に実質的に等しい周波数で電流を供給す
    るための発生手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を生
    成するために配設された光ヘテロダイン干渉計と、 チップの位置とその位置に対応する磁界強度を示す出力
    信号を生成するための、上記光ヘテロダイン手段と上記
    圧電駆動手段に結合されたコンピュータ手段と、 上記出力信号に応じた表示を提示するための出力装置手
    段 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
    試料中の磁界を測定するための装置。
  16. 【請求項１６】上記コンピュータ手段が試料表面の表面
    形状を示すもう１つの出力信号を供給する、請求項15に
    記載の装置。
  17. 【請求項１７】チップと試料表面との間の距離及びチッ
    プの位置を制御して、試料表面の走査を可能にし、チッ
    プの試料に対する相対的位置を示す信号を供給するため
    の駆動手段と、 チップと試料表面との間に電流を発生させて、磁界の存
    在下でチップに振動運動を行なわせるために、第１の所
    定周波数で電流信号を供給するための、チップに結合さ
    れた発生手段と、 チップに第２の所定周波数で試料表面の平面に実質的に
    垂直な軸方向に対して振動運動を行なわせるための、上
    記駆動手段に結合された手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を供
    給するために配設された検出手段と、 チップの位置とその位置に対応する磁界強度を示す出力
    信号を供給するための、上記検出手段と上記駆動手段に
    結合されたコンピュータ手段 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
    試料中の磁界を測定するための装置。
  18. 【請求項１８】対応するチップの位置の磁界強度の画像
    を供給するための、上記コンピュータ手段に結合された
    出力装置手段をさらに含む、請求項17に記載の装置。
  19. 【請求項１９】上記出力装置手段が画面を含む、請求項
    18に記載の装置。
  20. 【請求項２０】上記出力装置手段がプロッタを含む、請
    求項18に記載の装置。
  21. 【請求項２１】上記駆動手段がチップを表面に対して位
    置決めするための圧電駆動手段を含む、請求項17に記載
    の装置。
  22. 【請求項２２】上記圧電駆動手段がチップを固定表面に
    対して位置決めする、請求項21に記載の装置。
  23. 【請求項２３】上記圧電駆動手段が表面を固定チップに
    対して位置決めする、請求項21に記載の装置。
  24. 【請求項２４】上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手
    段である、請求項17に記載の装置。
  25. 【請求項２５】上記検出手段が、上記第１の所定周波数
    と上記第２の所定周波数の和に実質的に等しい和周波数
    でチップの動きを測定し、和周波数が実質的にチップの
    共鳴振動数に等しい、請求項17に記載の装置。
  26. 【請求項２６】上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手
    段である、請求項25に記載の装置。
  27. 【請求項２７】上記検出手段が、上記第１の所定周波数
    と上記第２の所定周波数の差に実質的に等しい差周波数
    でチップの動きを測定し、この差周波数が実質的にチッ
    プの共鳴振動数に等しい、請求項17に記載の装置。
  28. 【請求項２８】上記検出手段が光ヘテロダイン干渉計手
    段である、請求項27に記載の装置。
  29. 【請求項２９】上記コンピュータ手段が試料表面の表面
    形状を示すもう１つの出力を供給する、請求項17に記載
    の装置。
  30. 【請求項３０】チップを試料表面のすぐ近くに配設して
    表面を走査する段階と、 チップと試料表面との間に電流を発生させて、磁界の存
    在下でチップに振動運動を行なわせるため、電流を第１
    の所定周波数でチップに供給する段階と、 チップを第２の所定周波数で試料表面の平面に実質的に
    垂直な軸方向に同時に振動させる段階と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を供
    給する段階と、 チップの位置、及び、測定して得られたチップの振動振
    幅値より、その位置に対応する磁界強度を計算する段階 を含む、チップを有する走査型トンネル顕微鏡を用いて
    試料中の磁界を測定するための方法。
  31. 【請求項３１】チップの位置及びチップの位置に対応す
    る磁界強度を表示する段階をさらに含む、請求項30に記
    載の方法。
  32. 【請求項３２】試料表面の表面形状を同時に測定する段
    階をさらに含む、請求項30に記載の方法。
  33. 【請求項３３】試料表面の表面形状を同時に表示する段
    階をさらに踏む、請求項32に記載の方法。
  34. 【請求項３４】上記測定が光学的な測定である、請求項
    32に記載の方法。
  35. 【請求項３５】上記測定法が上記第１の所定周波数と上
    記第２の所定周波数の和に実質的に等しい和周波数でチ
    ップの動きを測定し、和周波数がチップの共鳴振動数に
    実質的に等しい、請求項30に記載の方法。
  36. 【請求項３６】上記測定が光学的な測定である、請求項
    35に記載の方法。
  37. 【請求項３７】上記測定法が上記第１の所定周波数と上
    記第２の所定周波数の差に実質的に等しい差周波数でチ
    ップの動きを測定し、差周波数がチップの共鳴振動数に
    実質的に等しい、請求項30に記載の方法。
  38. 【請求項３８】上記測定が光学的な測定である、請求項
    37に記載の方法。
  39. 【請求項３９】チップと試料表面との間の距離及びチッ
    プの位置を制御して、試料表面の走査を可能にし、チッ
    プの位置を示す信号を供給するための圧電駆動手段と、 チップと試料表面との間に電流を発生させて、磁界の存
    在下でチップに振動運動を起こさせるように、電流信号
    を第１の所定周波数で供給するための、チップに結合さ
    れた発生手段と、 チップに第２の所定周波数で試料表面の平面に実質的に
    垂直な軸方向に対して振動運動を行なわせるための、上
    記圧電駆動手段に結合された手段と、 チップの動きを測定し、このような動きを示す信号を供
    給するために配設された光ヘテロダイン干渉計手段と、 チップの位置及びその位置に対応する磁界強度を示す出
    力信号を供給するための、上記光ヘテロダイン手段と上
    記圧電駆動手段に結合されたコンピュータ手段と、 上記出力信号に応答する表示を供給するための出力駆動
    手段 を含む、チップをする走査型トンネル顕微鏡を用いて試
    料中の磁界を測定するための装置。
  40. 【請求項４０】上記コンピュータ手段が試料表面の表面
    形状を示すもう１つの出力信号を供給する、請求項39に
    記載の装置。
  41. 【請求項４１】上記光ヘテロダイン干渉計手段が上記第
    １の所定周波数と上記第２の所定周波数の和に実質的に
    等しい和周波数でチップの運動を測定し、上記和周波数
    がチップの共鳴振動数に実質的に等しい、請求項39に記
    載の装置。
  42. 【請求項４２】上記光ヘテロダイン干渉計手段が上記第
    １所定周波数と上記第２所定周波数の差に実質的に等し
    い差周波数でチップの運動を測定し、上記差周波数がチ
    ップの共鳴振動数に実質的に等しい、請求項39に記載の
    装置。
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