JPH09210904A - 赤外光透過像の顕微観察方法および密着型顕微鏡 - Google Patents
赤外光透過像の顕微観察方法および密着型顕微鏡Info
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- JPH09210904A JPH09210904A JP1862796A JP1862796A JPH09210904A JP H09210904 A JPH09210904 A JP H09210904A JP 1862796 A JP1862796 A JP 1862796A JP 1862796 A JP1862796 A JP 1862796A JP H09210904 A JPH09210904 A JP H09210904A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学物質の空間分布情報を含む赤外光像を、
可視光波長の空間分解能で得ること。 【解決手段】 赤外／可視光変換薄膜の表面に密着した
試料に赤外光を投影し、赤外光透過像を試料の近接場領
域にて可視光像に変換し、可視光用光学顕微鏡で観察す
る。
可視光波長の空間分解能で得ること。 【解決手段】 赤外／可視光変換薄膜の表面に密着した
試料に赤外光を投影し、赤外光透過像を試料の近接場領
域にて可視光像に変換し、可視光用光学顕微鏡で観察す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】単色赤外透過像は化学物質の
情報を含むため、赤外像から試料の二次元化学分析が行
なえる。本発明は、この赤外光透過像の顕微観察方法お
よび密着型顕微鏡に関する。
情報を含むため、赤外像から試料の二次元化学分析が行
なえる。本発明は、この赤外光透過像の顕微観察方法お
よび密着型顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外光透過像を得るには、赤外光を屈折
または反射する材質で造られる光学系から構成される光
学顕微鏡、ないしは細く収束された赤外光ビームで試料
を走査するタイプの走査型顕微鏡で可能である。しか
し、光学顕微鏡で観察される遠視野像にしても、収束さ
れたビームにしても空間分解能はレイリーの回折限界の
ため、使用波長のλ／２程度に制限されている。
または反射する材質で造られる光学系から構成される光
学顕微鏡、ないしは細く収束された赤外光ビームで試料
を走査するタイプの走査型顕微鏡で可能である。しか
し、光学顕微鏡で観察される遠視野像にしても、収束さ
れたビームにしても空間分解能はレイリーの回折限界の
ため、使用波長のλ／２程度に制限されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】赤外光は化学情報に関
する情報を含むが可視光に比べ波長が長いことから、赤
外像の空間分解能は必然的に劣ってしまう。そこで、本
発明は、可視光像なみの空間分解能で赤外像を得る手段
を提供することを目的とする。
する情報を含むが可視光に比べ波長が長いことから、赤
外像の空間分解能は必然的に劣ってしまう。そこで、本
発明は、可視光像なみの空間分解能で赤外像を得る手段
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、観察対象の
試料を透過した赤外光像を試料の実質的な近接場領域内
に配置された赤外／可視光変換板に投影し、変換された
可視光像を通常の可視光用光学顕微鏡で観察することに
より、赤外光像を可視光の波長で制限される空間分解能
で得ることが可能になる。
試料を透過した赤外光像を試料の実質的な近接場領域内
に配置された赤外／可視光変換板に投影し、変換された
可視光像を通常の可視光用光学顕微鏡で観察することに
より、赤外光像を可視光の波長で制限される空間分解能
で得ることが可能になる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で用いられる赤外／可視光
変換材料はユウロピウム、セリウム、サマリウムなどの
２種の希土類を不純物として含むアルカリ土類カルコゲ
ン蛍光物質である。図１にその原理を示す。両方の希土
類のエネルギー準位はホスト材料の価電子帯１と伝導帯
２の間に存在する。紫外光３を照射すると、希土類１の
基底状態４にある電子５が希土類１の高エネルギー準位
６に励起され、最終的に希土類２の基底状態７に遷移す
る。この状態は安定している。次に赤外光８を照射する
と、希土類２の基底状態７にある電子は、希土類２の高
エネルギー準位９へ励起され、最終的に希土類１の基底
状態４へ戻る。この過程で、可視光１０が発する。すな
わち、紫外光で励起された状態で赤外光を照射すること
により、赤外光に対応した可視光を得るのである。
変換材料はユウロピウム、セリウム、サマリウムなどの
２種の希土類を不純物として含むアルカリ土類カルコゲ
ン蛍光物質である。図１にその原理を示す。両方の希土
類のエネルギー準位はホスト材料の価電子帯１と伝導帯
２の間に存在する。紫外光３を照射すると、希土類１の
基底状態４にある電子５が希土類１の高エネルギー準位
６に励起され、最終的に希土類２の基底状態７に遷移す
る。この状態は安定している。次に赤外光８を照射する
と、希土類２の基底状態７にある電子は、希土類２の高
エネルギー準位９へ励起され、最終的に希土類１の基底
状態４へ戻る。この過程で、可視光１０が発する。すな
わち、紫外光で励起された状態で赤外光を照射すること
により、赤外光に対応した可視光を得るのである。
【０００６】したがって、図２に示すように、赤外／可
視光変換材料であるユウロピウム、セリウム、サマリウ
ムなどの２種の希土類を不純物として含むアルカリ土類
カルコゲン蛍光物質とホスト材料とにより、赤外／可視
光変換材料薄膜１１を構成して、これに紫外光１２を照
射後、赤外光像１３を投影すると、可視光用結像系１４
を用いることにより可視光像１５が得られる。
視光変換材料であるユウロピウム、セリウム、サマリウ
ムなどの２種の希土類を不純物として含むアルカリ土類
カルコゲン蛍光物質とホスト材料とにより、赤外／可視
光変換材料薄膜１１を構成して、これに紫外光１２を照
射後、赤外光像１３を投影すると、可視光用結像系１４
を用いることにより可視光像１５が得られる。
【０００７】実施例１ 実施例１の構成の概念図を図３に示す。紫外光１６を照
射した赤外／可視光変換材料薄膜１７上に、薄い試料１
８を密着させ、単色赤外光１９を照射する。その結果、
試料内観察対象化学物質２０の空間分布情報を含む赤外
光透過像２１が赤外／可視光変換材料薄膜１７に投影さ
れることになる。赤外光透過像２１は赤外／可視光変換
材料薄膜１７で波長変換され、化学情報を含む可視光像
２２としてダイクロイックミラー２３を介して分離さ
れ、可視光用結像系２４によって高空間分解能で結像さ
れる。
射した赤外／可視光変換材料薄膜１７上に、薄い試料１
８を密着させ、単色赤外光１９を照射する。その結果、
試料内観察対象化学物質２０の空間分布情報を含む赤外
光透過像２１が赤外／可視光変換材料薄膜１７に投影さ
れることになる。赤外光透過像２１は赤外／可視光変換
材料薄膜１７で波長変換され、化学情報を含む可視光像
２２としてダイクロイックミラー２３を介して分離さ
れ、可視光用結像系２４によって高空間分解能で結像さ
れる。
【０００８】本実施例では、試料１８は変換材料薄膜１
７と密着しているため、投影像の空間分解能は近接場の
それによって定められ、遠視野における場合よりも十分
高くなる。
７と密着しているため、投影像の空間分解能は近接場の
それによって定められ、遠視野における場合よりも十分
高くなる。
【０００９】なお、この実施例では、紫外光１６の照射
は試料１８の中に分布する化学物質２０の空間分布情報
に実質的な影響を受けない。したがって、試料１８を変
換材料薄膜１７にセットした後に紫外光１６を照射して
も、赤外／可視光変換材料薄膜１７の励起は実質的に均
質に行なわれるので、支障はない。
は試料１８の中に分布する化学物質２０の空間分布情報
に実質的な影響を受けない。したがって、試料１８を変
換材料薄膜１７にセットした後に紫外光１６を照射して
も、赤外／可視光変換材料薄膜１７の励起は実質的に均
質に行なわれるので、支障はない。
【００１０】実施例２ 実施例２の構成の概念図を図４に示す。赤外／可視光変
換材料薄膜２５の上に薄い試料２６を密着させた。薄膜
２５を紫外光２７で照射後、ハーフミラー２８、全反射
鏡２９、ダイクロイックミラー３０、５０を用い薄膜２
５の両面からコヒーレント赤外光３１を照射し、薄膜２
５中で干渉させた。ここでダイクロイックミラー３０は
赤外光に対しては実質的に反射鏡として作用し、紫外光
２７に対しては充分な透過率を持つものとされる。ま
た、ダイクロイックミラー５０は赤外光に対しては実質
的に反射鏡として作用し、可視光３３に対しては充分な
透過率を持つものとされる。これにより、試料２６の化
学物質の空間分布による位相情報を含む赤外光像を可視
光に変換し、可視光用結像系３２で可視光像３３として
結像した。
換材料薄膜２５の上に薄い試料２６を密着させた。薄膜
２５を紫外光２７で照射後、ハーフミラー２８、全反射
鏡２９、ダイクロイックミラー３０、５０を用い薄膜２
５の両面からコヒーレント赤外光３１を照射し、薄膜２
５中で干渉させた。ここでダイクロイックミラー３０は
赤外光に対しては実質的に反射鏡として作用し、紫外光
２７に対しては充分な透過率を持つものとされる。ま
た、ダイクロイックミラー５０は赤外光に対しては実質
的に反射鏡として作用し、可視光３３に対しては充分な
透過率を持つものとされる。これにより、試料２６の化
学物質の空間分布による位相情報を含む赤外光像を可視
光に変換し、可視光用結像系３２で可視光像３３として
結像した。
【００１１】本実施例でも、薄膜２５の紫外光２７によ
る照射は、試料２６のセットの前後は問題ではない。
る照射は、試料２６のセットの前後は問題ではない。
【００１２】実施例３ 図５に、実施例１の考え方によって、赤外光透過像を可
視光用光学顕微鏡で観察するための顕微鏡の構成例を示
す。図で、３４は試料ステージ、３５は赤外／可視光変
換材料薄膜、３６は試料、３７は紫外光光源、３８は紫
外光、３９は全反射鏡、４０は赤外光光源、４１は赤外
光、４２はダイクロミックミラー、４３は長焦点対物レ
ンズ、４４は接眼レンズを示す。試料ステージ３４に赤
外／可視光変換材料薄膜３５および試料３６をセット
後、紫外光光源３７から紫外光３８を発し、全反射鏡３
９を介して、赤外／可視光変換材料薄膜３５を励起す
る。その後、赤外光光源４０から赤外光４１を発し、ダ
イクロミックミラー４２を介して試料３６に赤外光４１
を照射する。その結果、赤外／可視光変換材料薄膜３５
から発生する可視光像を長焦点対物レンズ４３と接眼レ
ンズ４４を介して観察し、試料３６の二次元化学物質の
分布の情報を得ることができる。
視光用光学顕微鏡で観察するための顕微鏡の構成例を示
す。図で、３４は試料ステージ、３５は赤外／可視光変
換材料薄膜、３６は試料、３７は紫外光光源、３８は紫
外光、３９は全反射鏡、４０は赤外光光源、４１は赤外
光、４２はダイクロミックミラー、４３は長焦点対物レ
ンズ、４４は接眼レンズを示す。試料ステージ３４に赤
外／可視光変換材料薄膜３５および試料３６をセット
後、紫外光光源３７から紫外光３８を発し、全反射鏡３
９を介して、赤外／可視光変換材料薄膜３５を励起す
る。その後、赤外光光源４０から赤外光４１を発し、ダ
イクロミックミラー４２を介して試料３６に赤外光４１
を照射する。その結果、赤外／可視光変換材料薄膜３５
から発生する可視光像を長焦点対物レンズ４３と接眼レ
ンズ４４を介して観察し、試料３６の二次元化学物質の
分布の情報を得ることができる。
【００１３】実施例４ 図６に、実施例２の考え方によって、赤外光透過像を可
視光用光学顕微鏡で観察するための顕微鏡の構成例を示
す。図６では、試料ステージ３４、赤外／可視光変換材
料薄膜３５、試料３６、紫外光光源３７、紫外光３８、
全反射鏡３９、赤外光光源４０、赤外光４１、ダイクロ
ミックミラー４２、長焦点対物レンズ４３、接眼レンズ
４４については図５と同じである。この実施例では、赤
外／可視光変換材料薄膜３５の両面からコヒーレント赤
外光を照射し、干渉させる必要があるから、赤外光の光
路にハーフミラー４５を置き、これで反射した赤外光
を、さらに紫外光の光路に置いたダイクロックミラー４
６によって反射させた。ここで、ダイクロイックミラー
４６は赤外光４１に対しては実質的に反射鏡として作用
し、紫外光３８に対しては充分な透過率を持つものとさ
れる。４７は試料ステージ３４に設けた赤外光の光路の
ための貫通孔である。
視光用光学顕微鏡で観察するための顕微鏡の構成例を示
す。図６では、試料ステージ３４、赤外／可視光変換材
料薄膜３５、試料３６、紫外光光源３７、紫外光３８、
全反射鏡３９、赤外光光源４０、赤外光４１、ダイクロ
ミックミラー４２、長焦点対物レンズ４３、接眼レンズ
４４については図５と同じである。この実施例では、赤
外／可視光変換材料薄膜３５の両面からコヒーレント赤
外光を照射し、干渉させる必要があるから、赤外光の光
路にハーフミラー４５を置き、これで反射した赤外光
を、さらに紫外光の光路に置いたダイクロックミラー４
６によって反射させた。ここで、ダイクロイックミラー
４６は赤外光４１に対しては実質的に反射鏡として作用
し、紫外光３８に対しては充分な透過率を持つものとさ
れる。４７は試料ステージ３４に設けた赤外光の光路の
ための貫通孔である。
【００１４】試料ステージ３４に赤外／可視光変換材料
薄膜３５および試料３６をセット後、紫外光光源３７か
ら紫外光３８を発し、ダイクロックミラー４６を経由し
て全反射鏡３９を介して、赤外／可視光変換材料薄膜３
５を励起する。その後、赤外光光源４０から赤外光４１
を発し、ハーフミラー４５を経由してダイクロミックミ
ラー４２を介して試料３６に赤外光４１を照射するとと
もに、ハーフミラー４５、ダイクロックミラー４６を経
由して全反射鏡３９を介して試料３６に赤外光４１を照
射する。その結果、長焦点対物レンズ４３とレンズ接眼
レンズ４４を介して試料３６の化学物質の空間分布によ
る位相情報が得られる。
薄膜３５および試料３６をセット後、紫外光光源３７か
ら紫外光３８を発し、ダイクロックミラー４６を経由し
て全反射鏡３９を介して、赤外／可視光変換材料薄膜３
５を励起する。その後、赤外光光源４０から赤外光４１
を発し、ハーフミラー４５を経由してダイクロミックミ
ラー４２を介して試料３６に赤外光４１を照射するとと
もに、ハーフミラー４５、ダイクロックミラー４６を経
由して全反射鏡３９を介して試料３６に赤外光４１を照
射する。その結果、長焦点対物レンズ４３とレンズ接眼
レンズ４４を介して試料３６の化学物質の空間分布によ
る位相情報が得られる。
【００１５】なお、上記の実施例では、試料を、直接、
赤外／可視光変換材料薄膜上に乗せる例について延べた
が、試料の取扱の便等から、試料を薄い保持膜に保持さ
せたうえで赤外／可視光変換材料薄膜上に乗せることと
しても良い。この場合、試料が、直接、赤外／可視光変
換材料薄膜に接するようにすると、試料と赤外／可視光
変換材料薄膜がより接近したものとなり好都合である。
赤外／可視光変換材料薄膜上に乗せる例について延べた
が、試料の取扱の便等から、試料を薄い保持膜に保持さ
せたうえで赤外／可視光変換材料薄膜上に乗せることと
しても良い。この場合、試料が、直接、赤外／可視光変
換材料薄膜に接するようにすると、試料と赤外／可視光
変換材料薄膜がより接近したものとなり好都合である。
【００１６】
【発明の効果】試料の赤外光領域の透過率または位相情
報を含む像を、可視光波長の空間分解能で得られ、化学
物質の高空間分解能、空間分布情報が得られる。
報を含む像を、可視光波長の空間分解能で得られ、化学
物質の高空間分解能、空間分布情報が得られる。
【図１】赤外／可視光変換材料の原理を示す図。
【図２】赤外光像が可視光像に変換される様子を示す
図。
図。
【図３】密着された試料の赤外光透過像が試料の近接場
領域で可視光像に変換される様子を示す図。
領域で可視光像に変換される様子を示す図。
【図４】密着された試料の赤外光位相像が試料の近接場
領域で可視光像に変換される様子を示す図。
領域で可視光像に変換される様子を示す図。
【図５】試料の赤外光透過像を、可視光用光学顕微鏡で
観察する様子を示す図。
観察する様子を示す図。
【図６】試料の位相情報を含む像を、可視光用光学顕微
鏡で観察する様子を示す図。
鏡で観察する様子を示す図。
１…価電子帯、２…伝導帯、３…紫外光、４…希土類１
の基底状態、５…電子、６…希土類１の高エネルギー準
位、７…希土類２の基底状態、８…赤外光、９…希土類
２の高エネルギー準位、１０…可視光、１１…赤外／可
視光変換材料薄膜、１２…紫外光、１３…赤外光像、１
４…可視光用結像系、１５…可視光像、１６…紫外光、
１７…赤外／可視光変換材料薄膜、１８…試料、１９…
単色赤外光、２０…試料内観察対象化学物質、２１…赤
外光透過像、２２…可視光像、２３…ダイクロイックミ
ラー、２４…可視光用結像系、２５…赤外／可視変換材
料薄膜、２６…試料、２７…紫外光、２８…ハーフミラ
ー、２９…全反射鏡、３０、５０…ダイクロイックミラ
ー、３１…赤外光、３２…可視光用結像系、３３…可視
光像、３４…試料ステージ、３５…赤外／可視光変換材
料薄膜、３６…試料、３７…紫外光光源、３８…紫外
光、３９…全反射鏡、４０…赤外光光源、４１…赤外
光、４２…ダイクロミックミラー、４３…長焦点対物レ
ンズ、４４…接眼レンズ、４５…ハーフミラー、４６…
ダイクロミックミラー、４７…光路の為の貫通孔。
の基底状態、５…電子、６…希土類１の高エネルギー準
位、７…希土類２の基底状態、８…赤外光、９…希土類
２の高エネルギー準位、１０…可視光、１１…赤外／可
視光変換材料薄膜、１２…紫外光、１３…赤外光像、１
４…可視光用結像系、１５…可視光像、１６…紫外光、
１７…赤外／可視光変換材料薄膜、１８…試料、１９…
単色赤外光、２０…試料内観察対象化学物質、２１…赤
外光透過像、２２…可視光像、２３…ダイクロイックミ
ラー、２４…可視光用結像系、２５…赤外／可視変換材
料薄膜、２６…試料、２７…紫外光、２８…ハーフミラ
ー、２９…全反射鏡、３０、５０…ダイクロイックミラ
ー、３１…赤外光、３２…可視光用結像系、３３…可視
光像、３４…試料ステージ、３５…赤外／可視光変換材
料薄膜、３６…試料、３７…紫外光光源、３８…紫外
光、３９…全反射鏡、４０…赤外光光源、４１…赤外
光、４２…ダイクロミックミラー、４３…長焦点対物レ
ンズ、４４…接眼レンズ、４５…ハーフミラー、４６…
ダイクロミックミラー、４７…光路の為の貫通孔。
Claims (5)
- 【請求項１】複数の希土類を含む赤外／可視光変換膜を
紫外光によって励起すること、該変換膜上に置かれた試
料を介して赤外光を該変換膜に照射すること、該変換膜
から得られる可視光像を顕微観察することとよりなる観
察方法。 - 【請求項２】複数の希土類を含む赤外／可視光変換膜を
紫外光によって励起すること、該変換膜上に置かれた試
料を介してコヒーレント赤外光を該変換膜に照射すると
ともに、該変換膜の他面からコヒーレント赤外光を照射
して両方のコヒーレント赤外光を該変換膜内で干渉させ
ること、該変換膜から得られる位相情報を含む可視光像
を顕微観察することとよりなる観察方法。 - 【請求項３】前記複数の希土類がユウロピウム、セリウ
ム、サマリウムである請求項１または２記載の観察方
法。 - 【請求項４】試料ステージ、該試料ステージ上に置かれ
その一部に試料が配置される複数の希土類を含む赤外／
可視光変換材料薄膜、該赤外／可視光変換材料薄膜を紫
外光で励起するための紫外光光源、該励起後の赤外／可
視光変換材料薄膜に試料を介して赤外光を照射するため
の赤外光光源、紫外光光源および赤外光光源の発する紫
外光および赤外光の所定の光路を構成するための反射手
段および、赤外／可視光変換材料薄膜に得られた可視光
像を観察するための手段とよりなることを特徴とする密
着型顕微鏡。 - 【請求項５】前記複数の希土類がユウロピウム、セリウ
ム、サマリウムである請求項４記載の密着型顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1862796A JPH09210904A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 赤外光透過像の顕微観察方法および密着型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1862796A JPH09210904A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 赤外光透過像の顕微観察方法および密着型顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210904A true JPH09210904A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11976864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1862796A Pending JPH09210904A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 赤外光透過像の顕微観察方法および密着型顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210904A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111380847A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-07 | 深圳大学 | 一种薄膜双面荧光信号检测装置及检测方法 |
| JP2024516053A (ja) * | 2021-01-29 | 2024-04-12 | ジェイ・エイ・ウーラム・カンパニー・インコーポレイテッド | サンプル検査システム、及び、サンプル検査の方法 |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP1862796A patent/JPH09210904A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111380847A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-07 | 深圳大学 | 一种薄膜双面荧光信号检测装置及检测方法 |
| CN111380847B (zh) * | 2020-03-31 | 2023-08-18 | 深圳大学 | 一种薄膜双面荧光信号检测装置及检测方法 |
| JP2024516053A (ja) * | 2021-01-29 | 2024-04-12 | ジェイ・エイ・ウーラム・カンパニー・インコーポレイテッド | サンプル検査システム、及び、サンプル検査の方法 |
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