(57)【要約】【課題】赤外光由来の近接場光による試料からの散乱光を反射光から分離して検出する。【解決手段】照射部１２は、探針１１の先端に向けて赤外光を照射する光源等であり、例えば、赤外量子カスケードレーザーである。探針１１は、カンチレバー構造を有した、いわゆるプローブである。探針１１は、上述した赤外光を集光すると、その先端に近接場光（エバネッセント光）を発生させる。加振部１３は、この超音波振動子等により探針１１の固定端を決められた方向に振動させる。これにより、探針１１の先端と試料Ｓとの距離は第１周期で変動する。測定部１８は、探針１１の振動の経時変化を測定する。遮断部１４は、照射部１２から探針１１の先端に向けて照射された赤外光を、第１周期より長い第２周期で遮断する。検出部１５は、近接場光により試料Ｓから発生したこの散乱光を検出して、これに応じた信号を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針と、
前記探針の先端に向けて赤外光を照射して、該先端で該赤外光に由来する近接場光を発生させる照射部と、
前記先端と試料との距離が決められた第１周期で変動するように、前記探針を振動させる加振部と、
前記照射部から照射された赤外光を前記第１周期より長い第２周期で遮断する遮断部と、
前記近接場光による前記試料からの散乱光を検出して該散乱光に応じた信号を生成する検出部と、
前記検出部により生成された信号から、近接場光が発生し、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときの成分を抽出する抽出部と、
を有する顕微鏡装置。
【請求項２】
前記赤外光は、前記試料に含まれるいずれかの物質に選択的に吸収される波長を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
近接場光が発生しておらず、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときに、前記探針又は前記試料が存在する空間に磁場又は電場を発生させて前記探針の変位を測定する測定部
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
近接場光が発生しておらず、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときに、前記試料を流れる電流を発生させて該電流を計測する電流計
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小領域の材料種を特定することは材料開発において重要な課題である。顕微赤外分光法は、フーリエ変換赤外分光装置からの干渉光をカセグレン対象鏡により集光し、試料を透過した光を検出することで、微小領域の吸収スペクトルを得る。つまり、この手法は、集光スポットで決まる空間分解能が光の波長により制限される。
【０００３】
材料種を特定する際の空間分解能を向上させるために各種の技術が開発されている。特許文献１には、先端で入射光を散乱させる探針を、試料に近接して設置するとともに、その試料までの距離又は探針圧を制御し、試料表面に入射する入射光の周波数（波長）を周期的に変調させることによって発生する信号に周期的な変調を加え、散乱信号の変調周波数成分だけを抽出する近接場光学顕微鏡装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、所定の周波数で振動させたプローブを試料に対して相対的に移動させて、その観察対象部位を走査させ、試料とプローブとの相互作用に関わる光を検出し、出力信号からプローブの振動する所定の周波数以外の周波数成分を抽出する走査型近接場光学顕微鏡が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４３７００３２号
【特許文献２】特開平１１−３１６２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、赤外光由来の近接場光による試料からの散乱光を反射光から分離して検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る顕微鏡装置は、探針と、前記探針の先端に向けて赤外光を照射して、該先端で該赤外光に由来する近接場光を発生させる照射部と、前記先端と試料との距離が決められた第１周期で変動するように、前記探針を振動させる加振部と、前記照射部から照射された赤外光を前記第１周期より長い第２周期で遮断する遮断部と、前記近接場光による前記試料からの散乱光を検出して該散乱光に応じた信号を生成する検出部と、前記検出部により生成された信号から、近接場光が発生し、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときの成分を抽出する抽出部と、を有する顕微鏡装置である。
【０００８】
本発明の請求項２に係る顕微鏡装置は、請求項１に記載の態様において、前記赤外光は、前記試料に含まれるいずれかの物質に選択的に吸収される波長を含むことを特徴とする顕微鏡装置である。
【０００９】
本発明の請求項３に係る顕微鏡装置は、請求項１又は２に記載の態様において、近接場光が発生しておらず、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときに、前記探針又は前記試料が存在する空間に磁場又は電場を発生させて前記探針の変位を測定する測定部を有することを特徴とする顕微鏡装置である。
【００１０】
本発明の請求項４に係る顕微鏡装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載の態様において、近接場光が発生しておらず、かつ、前記探針が前記試料から斥力を受けているときに、前記試料を流れる電流を発生させて該電流を計測する電流計を有することを特徴とする顕微鏡装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る顕微鏡装置によれば、赤外光由来の近接場光による試料からの散乱光を反射光から分離して検出することができる。
請求項２に係る顕微鏡装置によれば、試料に含まれる物質が特定される。
請求項３に係る顕微鏡装置によれば、試料の磁場又は電場に対する特性が特定される。
請求項４に係る顕微鏡装置によれば、試料の電流に対する特性が特定される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】顕微鏡装置１の構成の一例を示す図。
【図２】顕微鏡装置１の動作のタイミングを示す図。
【図３】実験１においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図。
【図４】実験１においてブレンド膜の表面の形状を示す図。
【図５】実験２においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図。
【図６】実験２においてブレンド膜の表面の形状を示す図。
【図７】実験３においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図。
【図８】実験３においてブレンド膜の表面の形状を示す図。
【図９】磁場に関する試料Ｓの特性を測定する構成の一例を示す図。
【図１０】電流に関する試料Ｓの特性を測定する構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
＜顕微鏡装置の構成＞
図１は、顕微鏡装置１の構成の一例を示す図である。図１に示す顕微鏡装置１は概略であり、顕微鏡装置１を構成する各部の大きさや形状を限定するものではない。図１に示す顕微鏡装置１は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）である。
【００１４】
図１に示す通り、顕微鏡装置１は、試料台１０、探針１１、照射部１２、加振部１３、遮断部１４、検出部１５、抽出部１６、及び光学系１７を有する。また、図１に示す顕微鏡装置１は、測定部１８を有する。抽出部１６及び測定部１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ソリッドステートドライブ等の記憶部を有する制御部によって制御されてもよい。この制御部は、ＣＰＵがＲＯＭ及び記憶部に記憶されているコンピュータプログラム（以下、単にプログラムという）を読み出して実行することにより顕微鏡装置１の各部を制御する。
【００１５】
試料台１０は、表面に試料Ｓを載せる台である。試料台１０は、図示しない駆動機構により探針１１に対して相対的に移動させられる。この駆動機構により、試料台１０が、例えば、その表面に平行な平面に沿って移動させられると、探針１１の先端は、試料台１０に載せられた試料Ｓの表面を走査する。
【００１６】
照射部１２は、探針１１の先端に向けて赤外光を照射する光源等であり、例えば、赤外量子カスケードレーザーである。
【００１７】
探針１１は、カンチレバー構造を有した、いわゆるプローブである。探針１１は、例えば、平板状の部材（以下、平板状部材という）を有している。そして、この平板状部材の固定端は、顕微鏡装置１の図示しない筐体等に支持され、自由端は、試料Ｓに近接して配置される。この平板状部材の自由端のうち、試料Ｓが配置された側の面には、例えば、四角錐状、円錐状の先端が試料Ｓに向けて設けられている。
【００１８】
探針１１の先端径は、照射部１２により照射される赤外光の波長以下のサイズに形成されている。探針１１は、上述した赤外光を集光すると、その先端に近接場光（エバネッセント光）を発生させる。
【００１９】
すなわち、照射部１２は、探針の先端に向けて赤外光を照射して、その先端でその赤外光に由来する近接場光を発生させる照射部として機能する。
【００２０】
加振部１３は、探針１１を振動させる機構である。加振部１３は、例えば、探針１１の固定端に接着された圧電素子等の振動源を有する。加振部１３は、この圧電素子等により探針１１の固定端を決められた方向に振動させる。これにより、探針１１の先端と試料Ｓとの距離は、決められた周期（以下、第１周期という）で変動する。すなわち、この加振部１３は、探針１１の先端と試料との距離が決められた第１周期で変動するように、この探針を振動させる加振部として機能する。
【００２１】
図１に示す測定部１８は、探針１１の変位を測定する。測定部１８は、例えば、光学的変位検出センサーであり、図示しない光源、受光素子アレイ等を有する。探針１１には、例えば、近接場光を発生させる先端が設けられた面の反対側であって、加振部１３により振動させられる面に鏡が固定されている。測定部１８の光源は、照射部１２とは異なる光源であり、探針１１の鏡に向けてレーザー光を照射する。測定部１８の受光素子アレイは、格子状に配列された複数の受光素子を有する。これらの受光素子は、レーザー光を受光すると信号を出力する。
【００２２】
測定部１８は、探針１１に固定された鏡により反射したレーザー光を受光すると、複数の受光素子のうち、これを受光した受光素子を特定する。各受光素子は決められた位置でレーザー光を受光するので、測定部１８は、レーザー光が受光された位置の変化に基づいて、試料Ｓの表面を走査する探針１１の振動の経時変化を測定する。探針１１は、走査する試料Ｓの表面から斥力等の原子間力を受けて変位する。したがって、測定部１８は、探針１１の変位から、試料Ｓの表面の形状を測定する。
【００２３】
遮断部１４は、周期的に光路を遮断する機構であり、例えば、オプティカルチョッパーである。遮断部１４は、照射部１２から探針１１の先端に向けて照射された赤外光を、上述した第１周期より長い、決められた周期（以下、第２周期という）で遮断する。すなわち、遮断部１４は、照射部から照射された赤外光を第１周期より長い第２周期で遮断する遮断部として機能する。
【００２４】
光学系１７は、反射鏡１７１、及びビームスプリッター１７２等を有し、照射部１２から照射される赤外光を分岐、反射させる。光学系１７は、上述した赤外光の光路上に配置され、この赤外光を探針１１の先端に導く。また、光学系１７は、探針１１から近接場光を受けたことによって試料Ｓから発せられる散乱光を検出部１５に導く。
【００２５】
検出部１５は、例えば、ＭＣＴ（テルル化カドミウム水銀）やＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）等の赤外光検出素子・フォトディテクタ材料と、光電子増倍管と、を含む。検出部１５は、照射部１２から照射された光に由来する赤外光を検出し、検出したこの赤外光に応じた信号を生成する。
【００２６】
例えば、探針１１の先端において上述した近接場光が発生しているときに、この先端が、試料Ｓから斥力を受ける程度に接近すると、試料Ｓはこの近接場光を散乱させた散乱光を発生させる。検出部１５は、近接場光により試料Ｓから発生したこの散乱光を検出して、これに応じた信号を生成する。すなわち、検出部１５は、近接場光による試料からの散乱光を検出してこの散乱光に応じた信号を生成する検出部として機能する。
【００２７】
抽出部１６は、検出部１５が生成した信号を取得して、取得した信号から或る成分を抽出する。抽出部１６が抽出するこの成分とは、探針１１の先端で近接場光が発生しており、かつ、探針１１が試料Ｓから斥力を受けているときの成分である。すなわち、抽出部１６は、検出部により生成された信号から、近接場光が発生し、かつ、探針が試料から斥力を受けているときの成分を抽出する抽出部として機能する。この抽出は、例えば、加振部１３により発生した探針１１の振動の周波数を示す信号と、照射部１２から照射される赤外光の遮断部１４による遮断の周波数を示す信号と、ミキサーと、ロックインアンプと、を用いて行われる。
【００２８】
＜顕微鏡装置の動作＞
図２は、顕微鏡装置１の動作のタイミングを示す図である。図２に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は各構成の動作に関する事象を示す。図２（ａ）には、遮断部１４による赤外光の遮断のタイミングが示されている。図２（ｂ）には、加振部１３による探針１１の先端と試料Ｓとの距離の経時変化が示されている。図２（ｃ）には、抽出部１６により、抽出の対象及び非対称となる各信号のタイミングが示されている。
【００２９】
上述した通り、加振部１３は、探針１１の先端と試料Ｓとの距離を第１周期で変動させる。また、遮断部１４は、照射部１２から照射された赤外光を第２周期で遮断する。そして、第２周期は、第１周期よりも長く、図２に示す第２周期は、第１周期の２倍である。
【００３０】
すなわち、図２に示す第１周期は、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間の長さである。また、図２に示す第２周期は、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間の長さである。なお、時刻ｔ４以降も、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの事象が繰り返される。
【００３１】
図２（ａ）に示す通り、遮断部１４は、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間にわたって照射部１２から照射される赤外光を遮断しない。一方、遮断部１４は、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間にわたって、上述した赤外光を遮断する。
【００３２】
したがって、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間のうち、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間に限り、赤外光は探針１１の先端に向けて照射される。
【００３３】
また、例えば、図２（ｂ）に示す通り、加振部１３は、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、及び時刻ｔ２から時刻ｔ３までの、各期間にわたって、探針１１の先端を試料Ｓに接近させる。一方、加振部１３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、及び時刻ｔ３から時刻ｔ４までの各期間については、探針１１の先端を試料Ｓから離隔させる。
【００３４】
したがって、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間のうち、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで、及び時刻ｔ２から時刻ｔ３までの各期間に限り、探針１１の先端は試料Ｓに接近する。ここで、試料Ｓに接近するとは、この試料Ｓから斥力を受ける程度の距離まで接近することを意味する。
【００３５】
抽出部１６は、図２（ａ）に示す「遮断の周波数を示す信号」と、図２（ｂ）に示す「振動の周波数を示す信号」と、を用いて、検出部１５が検出した信号から、決められた条件を満たす信号を抽出する。すなわち、抽出部１６は、「赤外光が探針１１の先端に向けて照射され」、かつ「探針１１の先端が試料Ｓから斥力を受ける程度の距離まで接近している」ときの信号を、上述した信号から抽出する。
【００３６】
この結果、抽出部１６は、図２（ｃ）に示す通り、例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間のうち、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間の信号を、抽出の対象とする。
【００３７】
抽出部１６により、抽出の対象となった信号は、検出された信号のうち、近接場光が発生し、かつ、探針１１が試料Ｓから斥力を受けているときの成分である。そのため、抽出の対象となったこの成分には、各種のノイズが除去されている。
【００３８】
このノイズとは、例えば、照射部１２により照射された赤外光を、試料Ｓが直接に反射した反射光等によるノイズ等である。この構成により顕微鏡装置１は、検出された信号をそのまま用いる場合に比べて、材料種の特定の精度が向上する。
【００３９】
＜実験例＞
本発明の発明者は、ポリスチレン（以下、ＰＳ：Polystyreneともいう）と、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡ：Polymethyl methacrylateともいう）と、のブレンド膜を、上述した顕微鏡装置１により測定した。このブレンド膜におけるＰＳとＰＭＭＡとのモル比は、ＰＳ：ＰＭＭＡ＝１：３である。発明者は、以下に示す３つの実験を行った。
【００４０】
＜実験１＞
発明者は、顕微鏡装置１として、Bruker製Dimension Icon のプローブ顕微鏡システムと、Daylight Solutions製赤外量子カスケードレーザーと、を用いた。この赤外量子カスケードレーザーは、波長が５．８マイクロメートル（すなわち、［μｍ］）の赤外光を照射する。これは、波数で表すと、１７２４カイザー（すなわち、［ｃｍ-1］）の赤外光である。
【００４１】
顕微鏡装置１の光学系１７は、この赤外光が、探針１１の先端に向けて照射されるように、設置された。遮断部１４には、Edmund製のオプティカルチョッパーが採用された。この遮断部１４は、５ヘルツ以上、２０キロヘルツ以下の範囲で、遮断の周波数を変調する。すなわち、第２周期は、０．０５ミリ秒以上、２００ミリ秒以下の範囲に調整される。検出部１５には、赤外光検出素子としてDaylight Solutions製ＭＣＴを用いた。
【００４２】
加振部１３は、２キロヘルツで探針１１を振動させるように設定された。また、遮断部１４は、１キロヘルツで赤外光を遮断するように設定された。すなわち、第１周期は、０．５ミリ秒である。また、第２周期は第１周期よりも長い１ミリ秒である。
【００４３】
試料台１０に載せられた試料Ｓの走査の対象は、縦、横がいずれも１マイクロメートル（すなわち、［μｍ］）の正方形の内部とされた。試料台１０は、図示しない駆動機構により、探針１１がこの正方形の内部を走査するように、探針１１に対して相対的に移動させられた。
【００４４】
測定は、この正方形の一辺を、縦、横、いずれも５１２個に分解した領域ごとに、それぞれ行われた。すなわち、試料Ｓの表面における材料の分布は、２６万２１４４画素で構成される正方形の画像により表現される。
【００４５】
図３は、実験１においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図である。図３に示す画像は、抽出部１６が抽出した成分に基づいて形成した画像である。この画像は、色の薄い部分ほど、近接場光に由来する散乱光を多く検出していることを示す。
【００４６】
実験１で照射した赤外光の波数は、上述した通り１７２４カイザーである。そして、ＰＭＭＡには、これに近い１７３０カイザーに、カルボニル基（すなわち、Ｃ＝Ｏ）に由来する固有の吸収波長がある。一方、ＰＳには、１７２４カイザーの近傍に固有の吸収波長がない。そのため、この実験で、探針１１の先端に生じた近接場光を受けて試料Ｓが発する散乱光は、ＰＭＭＡによって選択的に吸収される。
【００４７】
つまり、図３に示す画像において、色の濃い部分は、ＰＭＭＡを含有する部分を示している。そして、この画像における色の薄い部分は、１７２４カイザーに近い吸収波長を持たないＰＳを含有する部分を示している。
【００４８】
一方、図４は、実験１においてブレンド膜の表面の形状を示す図である。図４に示す画像は、測定部１８によって測定された探針１１の変位に基づいて形成した画像である。この画像は、色の薄い部分ほど、試料台１０において高いことを示す。
【００４９】
試料台１０において『高い』とは、試料台１０の試料Ｓが載せられる平面に並行な基準面から探針１１の配置された側に向かう距離が大きいことを言う。すなわち、試料台１０の試料Ｓが載る平面の側が『上』であり、試料Ｓが試料台１０において上に積まれるほど、その試料Ｓは高い。
【００５０】
図３に示す分子の分布と、図４に示す形状の分布と、を見比べると、ＰＭＭＡを含有する部分が、ＰＳを含有する部分よりも、試料台１０の平面の上において盛り上がっていることが分かる。そして、図３に示す画像は、図４に示す画像よりも鮮明である。したがって、本発明による顕微鏡装置１は、原子間力を用いた形状測定よりも、材料種の分布を明確に分離して特定する。
【００５１】
＜実験２＞
発明者は、照射する赤外光の波長を、上述した実験１と異なる波長に変更した実験２を行った。実験２において、東京インスツルメンツ製赤外量子カスケードレーザーは、波長が４．９マイクロメートルの赤外光を照射する。これは、波数で表すと、２０４１カイザーの赤外光である。実験２において、他の条件は、実験１と共通である。
【００５２】
図５は、実験２においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図である。図６は、実験２においてブレンド膜の表面の形状を示す図である。
【００５３】
実験２で照射した赤外光の波数は、上述した通り２０４１カイザーである。この２０４１カイザーの近傍には、ＰＭＭＡ及びＰＳのいずれにも固有の吸収波長がない。そのため、この赤外光を用いると、ＰＭＭＡとＰＳとはほとんど区別されなかった。そして、実験２では、図５に示す通り、図６に示す形状の測定結果に比べて階調が一様な画像が形成された。
【００５４】
実験１及び実験２を比較すると、先端に向けて照射する赤外光の波長が、試料Ｓの表面に分布する材料種の特定に影響することがわかる。探針１１の先端に生じた近接場光を受けて試料Ｓから発せられる散乱光を測定する場合、顕微鏡装置１は、試料Ｓに含まれる物質のいずれかに固有の吸収波長、又は、この吸収波長に近い波長の赤外光を探針１１の先端に照射するとよい。ここで「物質に固有の吸収波長に近い波長」とは、例えば、この固有の吸収波長との差の絶対値が０．１マイクロメートル以内の波長等である。
【００５５】
また、照射する赤外光は、その波長帯域が、試料Ｓに含まれる物質のいずれかに固有の吸収波長を含むとよい。照射する赤外光の波長帯域を、試料Ｓに含まれる物質に固有の吸収波長に合わせることで、その物質の分布が比較的明確に特定されるからである。
【００５６】
したがって、上述した実験１における顕微鏡装置１は、探針１１の先端に向けて照射する赤外光が、試料に含まれるいずれかの物質に選択的に吸収される波長を含むことを特徴とする顕微鏡装置の一例である。
【００５７】
＜実験３＞
発明者は、実験１の構成から遮断部１４を取り除いて実験３を行った。実験３において、他の条件は、実験１と共通である。
【００５８】
図７は、実験３においてブレンド膜の表面で散乱する散乱光の分布を示す図である。図８は、実験３においてブレンド膜の表面の形状を示す図である。
【００５９】
実験３で照射した赤外光の波数は、上述した通り１７２４カイザーである。そして、上述した通り、ＰＭＭＡには、１７３０カイザーに固有の吸収波長があり、ＰＳには、１７２４カイザーの近傍に吸収波長がない。そのため、この実験で、探針１１の先端に生じた近接場光を受けて、試料Ｓが発する散乱光は、ＰＭＭＡによって選択的に吸収される。
【００６０】
しかし、実験３の構成は遮断部１４を含まないため、照射部１２から照射された赤外光は、どの時点でも遮断されずに探針１１の先端に到達する。そして、抽出部１６は、加振部１３が用いる周波数、すなわち２キロヘルツで信号を抽出した。
【００６１】
実験３では、図７に示す通り、ＰＳとＰＭＭＡとの境界は捉えられているが、実験１に比べて明確でない。これは、実験３に遮断部１４がなく、抽出部１６が、試料Ｓが発する散乱光と、反射光等のノイズと、を分離しなかったことによる。つまり、実験３では、遮断部１４が赤外光を遮断しないと、反射光等のノイズの影響を受けて試料Ｓの表面における材料種の分布が不明確になることがわかった。
【００６２】
以上、説明した通り、本発明に係る顕微鏡装置１によれば、赤外光由来の近接場光による試料からの散乱光は、反射光から分離して検出される。
【００６３】
＜変形例＞
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例は、組合されてもよい。
【００６４】
＜１＞
上述した実施形態において、顕微鏡装置１は、測定部１８を有していたが、これを有しなくてもよい。
【００６５】
＜２＞
上述した実施形態において、顕微鏡装置１は、検出された信号のうち、近接場光が発生し、かつ、探針１１が試料Ｓから斥力を受けているときの成分を抽出していたが、これ以外の期間の信号に基づいて、試料Ｓに関する他の特性を測定してもよい。
【００６６】
例えば、顕微鏡装置１は、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間にわたって、試料Ｓが存在する空間に磁場を発生させて、この磁場に関する試料Ｓの特性を測定してもよい。図９は、磁場に関する試料Ｓの特性を測定する構成の一例を示す図である。図９に示す顕微鏡装置１は、試料Ｓが存在する空間に磁場を発生させる発生部１９を有する。
【００６７】
発生部１９は、決められた条件を満たす期間に、試料Ｓが存在する空間に磁場を発生させる。決められた条件とは、例えば、試料Ｓにおいて近接場光が発生しておらず、かつ、探針１１が試料Ｓから斥力を受けている、といった条件である。この条件は、遮断部１４が照射部１２から照射される赤外光を遮断している期間であって、かつ、加振部１３により振動する探針１１が斥力を受ける程度に試料Ｓに接近している期間に満たされる。この期間は、例えば、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間である。
【００６８】
測定部１８は、例えば、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間にわたって、探針１１の変位を測定する。磁場による引力や斥力が働いた場合、探針１１の振動の位相は、これらが働いていないときの位相からずれる。測定部１８は、この位相の差（＝位相差という）を測定し、測定した位相差に基づいて、磁場に関する試料Ｓの特性を測定すればよい。この構成によれば、照射される赤外光が遮断されているために探針１１の先端に近接場光が発生していない期間にも、試料Ｓの材料種の分布以外の特性が特定される。
【００６９】
なお、発生部１９は、試料Ｓが存在する空間に代えて、探針１１が存在する空間に磁場を発生させてもよい。また、発生部１９は、磁場の代わりに、上述した空間に電場を発生させてもよい。すなわち、この変形例における測定部１８は、近接場光が発生しておらず、かつ、探針が試料から斥力を受けているときに、探針又は試料が存在する空間に磁場又は電場を発生させて探針の変位を測定する測定部として機能する。
【００７０】
＜３＞
また、例えば、顕微鏡装置１は、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間にわたって、試料Ｓを流れる電流を発生させて、この電流に関する試料Ｓの特性を測定してもよい。図１０は、電流に関する試料Ｓの特性を測定する構成の一例を示す図である。
【００７１】
図１０に示す顕微鏡装置１は、探針１１の固定端に接続されて、電流を発生させる電源１９Ａと、試料Ｓを載せた試料台１０に接続されて、試料Ｓを流れた電流を計測する電流計１８Ａと、を有する。なお、電源１９Ａ及び電流計１８Ａが接続される顕微鏡装置１の構成は上述したものに限られず、この逆でもよいし、これらの構成のいずれか一方に、電源１９Ａ及び電流計１８Ａの両方ともが接続されてもよい。
【００７２】
電源１９Ａは、決められた条件を満たす期間に、探針１１から試料Ｓに向かって放電する。決められた条件とは、例えば、試料Ｓにおいて近接場光が発生しておらず、かつ、探針１１が試料Ｓから斥力を受けている、といった条件である。この条件は、遮断部１４が照射部１２から照射される赤外光を遮断している期間であって、かつ、加振部１３により振動する探針１１が斥力を受ける程度に試料Ｓに接近している期間に満たされる。この期間は、例えば、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間である。
【００７３】
そして、電流計１８Ａは、図２に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間にわたって、放電により試料Ｓを流れた電流を測定する。この構成によれば、照射される赤外光が遮断されているために探針１１の先端に近接場光が発生していない期間にも、試料Ｓの電流に関する特性が特定される。
【００７４】
すなわち、この変形例における電流計１８Ａは、近接場光が発生しておらず、かつ、探針が試料から斥力を受けているときに、試料を流れる電流を発生させてこの電流を計測する電流計として機能する。なお、この変形例において、顕微鏡装置１は、探針１１の変位を測定する上述した測定部１８を有してもよい。
【００７５】
＜４＞
顕微鏡装置１の図示しない制御部によって実行されるプログラムは、磁気テープ及び磁気ディスク等の磁気記録媒体、光ディスク等の光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体メモリ等の、コンピュータ装置が読取り可能な記録媒体に記憶された状態で提供し得る。また、このプログラムは、インターネット等の通信回線経由でダウンロードされてもよい。なお、例示した制御手段としてはＣＰＵ以外にも種々の装置が適用される場合があり、例えば、専用のプロセッサ等が用いられる。
【符号の説明】
【００７６】
１…顕微鏡装置、１０…試料台、１１…探針、１２…照射部、１３…加振部、１４…遮断部、１５…検出部、１６…抽出部、１７…光学系、１７１…反射鏡、１７２…ビームスプリッター、１８…測定部、１８Ａ…電流計、１９…発生部、１９Ａ…電源、ｔ０〜ｔ９…時刻。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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