(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡のサンプルホルダーであって、
構造的特性の解析のため、サンプルを前記電子顕微鏡の電子ビームの中に位置決めするように構成された、所定の画像化領域と、
光学的特性の解析のため、光を前記サンプル上に配向するように構成された光学的ソースと、
ここにおいて前記構造的及び光学的特性の解析は同時に行われ、
前記光学的ソースの位置を前記サンプルに対して制御するように構成されたマニピュレーターと、
を有する、ことを特徴とするサンプルホルダーと、
前記光学的ソースに接続され、前記サンプルホルダーに光を配向するように設定された光源と、
前記サンプルホルダーからの光を受光し、それにより前記サンプルの前記光学的特性の解析に関する測定信号を提供する光検知器と、
前記サンプルホルダーを制御し、前記サンプルホルダーから前記光学的特性の解析の測定信号を獲得し、そして獲得された前記光学的特性の解析に関する測定信号と前記サンプルの前記構造的特性の解析に関する前記電子顕微鏡からの画像とを互いに時間で関連付けするための制御装置と、そして
前記サンプルホルダーからの信号を分析し、さらに前記制御装置に命令を提供するように構成された、前記制御装置と通信するコンピュータ装置と、
を有する、ことを特徴とする電子顕微鏡においてサンプルの材料特性を解析するシステム。
【請求項２】
前記サンプルホルダーは前記光学的特性の解析と前記電子顕微鏡の画像形成と同時に構造的及び／又は機械的特性の解析を実施するため前記サンプルと相互作用するように構成されたプローブをさらに有する、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学的ソースが光ファイバーである、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記マニピュレーターは、前記光学的ソースの位置を調整するように構成される、ことを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記マニピュレーターは、前記サンプルの位置を調整するように構成される、ことを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記マニピュレーターは、前記電子顕微鏡のサンプルホルダー内に位置する、ことを特徴とする請求項１−５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記サンプルホルダーは前記サンプルと相互作用した光を受光するように構成された光学的入力部をさらに有する、ことを特徴とする請求項１−６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記サンプルホルダーは第２の光学的ソースをさらに有する、ことを特徴とする請求項１−７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
光ビーム経路が反転していることを特徴とする請求項１−８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記プローブは前記光学的ソースを有する、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プローブと前記光学的ソースはそれらの軸が同軸であるように配置される、ことを特徴とする請求項２または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プローブは近接場走査型顕微鏡（ＳＮＯＭ）プローブである、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プローブは光ファイバーを有するＳＴＭチップである、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１と第２の光学的ソースの前記サンプルに対する位置をそれぞれ制御するように構成された第１と第２のマニピュレーターをさらに有し、前記第１と第２のマニピュレーターは微小またはナノ位置決めをするように構成される、ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
サンプルの材料特性を解析する方法であって、
サンプルをサンプルホルダー上に位置決めするステップと、
ここにおいて前記サンプルホルダーは、光学的特性の解析のため光を前記サンプル上に配向するように構成された光学的ソースを有し、
前記サンプルを電子顕微鏡内に位置決めするステップと、
前記光学的ソースからの光を前記サンプルの上に伝播させるステップと、
前記サンプルに対する前記光学的ソースの位置を制御するステップと、
前記サンプルの光学的特性の解析に関する測定信号を獲得するため前記サンプルと干渉した直後の光を検知するステップと、
同時に前記電子顕微鏡で前記サンプルの構造的特性の解析に関する画像を獲得するステップと、そして
前記サンプルの光学的特性の解析に関する獲得された前記信号と前記サンプルの構造的特性の解析に関する獲得された前記画像とを互いに時間で関連付けするステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
プローブを前記サンプルと相互作用させるステップと、相互作用の測定結果を獲得するステップとをさらに有する、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
検知された光を、獲得された前記画像及び前記相互作用の測定結果と時間で互いに関連付けるステップをさらに有する、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的装置に関し、特に電子顕微鏡に使用される光学的装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電特性を有する材料は例えば通信、電子工学、センサ、信号システム等において重要な役割を果たしている。この重要性は、これらがＬＥＤだけでなく、太陽光発電システムのエネルギー収集用部品において中心的役割を果たしているため、将来さらに増してゆくものと予測されている。ＬＥＤは、従来型の電球がよりエネルギー効率のよい、かつ水銀を使用しない照明システムに代替されているため、非常に重要な用途となっている。この傾向は研究及び生産設備に現在大きな投資が行われていることからも例証される。
【０００３】
ナノ構造体材料（ナノワイヤ、ナノチューブ、ナノ粒子、ナノフィルム）周辺に関する研究活動が今日非常に活発であり、それはナノ構造体材料の小さな寸法が、例えば光電特性を増大又は変化させ、このことが次にこれら材料の新規の用途を可能にすることに起因している。
【発明の概要】
【０００４】
ナノ構造材料の開発に向けた努力は、適合する特性解析法に全く依存し、またこれら方法に対する特定のニーズは変化するので、実現のためのフレキシブルで変更可能な技術を開発する必要がある。大きなフレキシビリティを持つ方法の１つの例は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）であり、それはその補助装置と共にナノ構造体材料の探査において中心的役割を果たしている。
【０００５】
光電材料をナノスケールで特性解析するためには、光を生成し検知する以外に、電位及び／又は電流を印加しナノレベルの空間的分解能で測定できることが有用でありうる。さらに同時に、材料上のプローブの位置をモニターし、かつ測定行程中における材料内の起こりうる構造的変化を調査するため、高解像度画像化のためのシステムが必要とされる。これを達成するため、例えば電気的プロービングのための走査型トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）、高解像度画像化のための透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、及び光の印加と検知のための光学システム、等の複数の方法を組み合わせ、互いに統合することは有益である。
【０００６】
数ミリメータのレンジでサブオングストロームの分解能を有する３次元位置決めと操作を可能にする技術が提供される。操作に使用される装置は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）用又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）用のサンプルホルダーに統合可能なぐらい小さい。
【０００７】
この技術に基づいて種々のサンプルプロービングシステムが開発されてきた。このようなプロービングシステムの一例が、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）内の原位置でのサンプル探査用走査型トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）である。この場合サンプルの電気的特性解析のため、尖った針をサンプルと非常に近く或いは接触した場所に位置決めするためにマニピュレーター（操作装置）が使用される。同時に透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）が、プローブがサンプル上のそれぞれのナノ構造上に近づき、その上に位置決めされるのをモニターし、そして、実験中において当該構造の形態的、構造的又は組成上の変化を調査し特性解析するのに使用される。
【０００８】
そのような既知のシステムが図６に示され、それは統合された走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）プローブ２０１を有する透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）サンプルホルダー２００の前方端を示す。サンプル２０３は紙面の面内に位置決めされ、そして同時に走査型トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）チップ２０１により探査され、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により所定の画像化領域２０５内に画像化される。走査型トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）チップ２０１は３次元マニピュレーター２０７を使用して制御されてもよい。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の電子ビームは紙面に垂直な方向に向いている。
【０００９】
図６の装置は、一方で同時に構造的又は形態的変化を提供しながら、電気的及び機械的特性を提供可能であるが、図６の装置はサンプルの光学的特性を提供出来ない。サンプルホルダー２００の空間的制約を前提とすれば、サンプルの光学的特性の解析は典型的に別途実施される。
【００１０】
本発明の例示としての実施形態は、電子顕微鏡において光学的特性を測定することに対する解決法に向けられている。例示としての実施形態によれば、電子顕微鏡は、可能であれば走査プローブ技術と組合わされて光学的測定を同時に提供するように構成された、光学的計測技術を有することが可能である。
【００１１】
例示としての実施形態は、電子顕微鏡用の電子顕微鏡サンプルホルダー装置を有してもよい。サンプルホルダーは、電子顕微鏡の電子経路のビーム内にサンプルを位置決めするように配置されてもよい。プローブは位置決めユニットにより電子経路のビーム内に位置決めされるように配置されてもよい。光学的入力装置がサンプル及び／又はプローブと相互作用した光を受光するように配置されてもよい。
【００１２】
例示としての実施形態は更に、サンプルの相互作用領域に光を向けるように調整された光学的出力装置を有してもよい。光学的出力装置は位置決めユニットを介して配置されてもよい。例示としての実施形態は又、光ガイド装置を有してもよい。
【００１３】
例示としての実施形態は又、サンプルの材料特性を解析するシステムを電子顕微鏡内に有してもよい。そのシステムはサンプルホルダーと、サンプルホルダーを制御しサンプルホルダーからの信号を獲得する制御装置と、を有してもよい。そのシステムは又、光をサンプルホルダーに向けるように設定された光源と、サンプルホルダーからの光を受光する光検知器を有してもよい。そのシステムはさらに、サンプルホルダーからの信号の分析と、サンプルホルダーを制御するために使用される、制御電子系と通信するコンピュータ装置を有してもよい。
【００１４】
他の実施形態は、サンプルの材料特性を解析する方法を有してもよい。その方法は、電子顕微鏡内にサンプルを位置決めするステップと、プローブをサンプルと相互作用させるステップを含んでもよい。その方法は更に、光をサンプル／プローブ相互作用領域に伝播させるステップと、電子顕微鏡から画像を獲得すると同時に相互作用領域からの光を検知するステップとを含んでもよい。その方法は又、光検知器から信号を獲得するステップと、電子顕微鏡から画像を獲得するステップと、獲得された信号と画像を時間で互いに関連付けるステップとを含んでもよい。
【００１５】
例示としての実施形態は又、所定の画像化領域を有する電子顕微鏡ホルダーを有してもよい。所定の画像化領域は、構造的特性の解析のためにサンプルを電子顕微鏡の電子ビーム内に位置決めするように構成されてもよい。そのホルダーは又、光学的特性の解析のため、サンプル上に光を配向するように構成された光源を有してもよく、ここで構造的特性の解析と光学的特性の解析は同時に実施可能である。光源は例えば光ファイバーでもよい。光源はまた、逆転していてもよい。ホルダーは選択肢として第２の光源を有してもよい。
【００１６】
ホルダーは又、構造的特性及び／又は光学的特性の解析を同時に行うため、サンプルと相互作用するように構成されたプローブを有してもよい。ホルダーは更に、光源の位置を調整するように構成されたマニピュレーターを有してもよい。ホルダーは又、サンプルと相互作用した光を受光するように構成された光学的入力装置を有してもよい。
【００１７】
測定可能性と材料特性分析／解析の数は、ここに記載される例示的実施形態に基づく解決法と共に増加する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下で本発明は、添付の図面で示される例示的な実施形態を参照して、本発明を制限することなく、より詳細に記述される。
【図１Ａ】本発明に基づく電子顕微鏡サンプルホルダーの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの電子顕微鏡サンプルホルダーの拡大図である。
【図２】本発明の他の実施形態に基づく電子顕微鏡サンプルホルダーの概略図である。
【図３】本発明に基づく方法のブロック図である。
【図４】本発明に基づく測定システムの概略図である。
【図５】本発明に基づく処理ユニットの概略図である。
【図６】既存技術による透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）サンプルホルダーの概略図である。
【図７】本発明の１実施形態の概略図である。
【図８】本発明の１実施形態の概略図である。
【図９】本発明の１実施形態の概略図である。
【図１０】本発明の１実施形態の概略図である。
【図１１】本発明の１実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の記述では、説明と非制限を目的とし、本発明の十分な理解のため、特定の部品、要素、技術などの特定の詳細が示される。しかし、本発明がこれら特定の詳細から離反した他の実施形態でも実施可能であることは、当業者にとって自明である。他に、本発明の記述を不明確にしないため、周知の方法及び要素は省略されている。
【００２０】
図１Ａでは参照番号１０は、例示的実施形態による電子顕微鏡（ＥＭ）サンプルホルダー装置を全体的に示す。電子顕微鏡（ＥＭ）サンプルホルダー装置は、電子顕微鏡内に、例えば側面入口ポート内に、挿入されるように調整されたホルダー構造１を有し、ホルダー構造１は、動作中の電子顕微鏡の汚染と電子顕微鏡内のガス放出のリスクを軽減するのに適した材料、例えばステンレス、銅、セラミック、適切なプラスチック材料等から形成される。このホルダー構造は、測定ユニット２及び光ファイバー７を保持し、それらは測定ユニット内のサンプルの光学測定に使用されてもよい。更に、光源及び／又は検知器３，４は光ファイバーに接続され、分光計５がスペクトル測定のため光ファイバーに接続されてもよい。分析及び制御装置６が光源を制御し、そして分光計及び／又は光学検知器からの信号を獲得するために使用されてもよい。
【００２１】
電子顕微鏡は任意のタイプ、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、反射型電子顕微鏡（ＲＥＭ）又は走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）でもよい。
【００２２】
サンプルホルダー装置は標準的電子顕微鏡の中に適合するように構成されてもよい。例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を使用した解決手段では、磁気レンズ間の隙間は小さく、サンプルホルダー装置の幾何学的形状はこの隙間に適合するように薄くなければならない。さらにサンプルホルダー装置の幾何学的形状は、電子顕微鏡に付随する他の分析器の邪魔にならず、また顕微鏡のホルダー測角器を入れられるように標準的構成に従う。
【００２３】
図１Ｂでは測定ユニット２がより詳細に示される。測定ユニット２は、プローブ９の位置をサンプル１１に対して制御するための位置決めユニット８（マニピュレーター）を有してもよい。このような位置決めユニットは、例えば慣性スライダーに基づく技術により動作する圧電機器、又はプローブのマイクロ又はナノ位置決めのための同様の解決法を有してもよい。本明細書で後に示される位置決めユニットは、プローブの３次元位置を数ミリメータの寸法スケールにおいてサブオングストロームの分解能での位置決めを可能にする。図１Ｂにおいては、電子ビームの位置は参照番号１５で示され、紙面の中に向かって又は紙面から外に向かって印加されている。図に示されるように、サンプルとプローブは電子ビームの経路の中に位置決めされてもよい。サンプルは任意のタイプの対象サンプル、例えば光ファイバー７に接続したインジウム錫酸化物のサンプル、を含んでもよい。プローブとサンプルの相互作用領域の近傍には、光をサンプル／プローブの境界に配向させるため励起ファイバー１３が配置されてもよい。更に検知用光ファイバー１４が相互作用領域からの反射光及び／又は透過光を受光するために配置されてもよい。
【００２４】
サンプルとプローブは上記記載とは反対の構成、即ち、サンプルが位置決めユニット上に配置され、プローブが固定位置に配置されてもよいことに注意されたい。またサンプルホルダー装置と測定ユニットは適合する電子ビーム伝送経路を有して、例えば穴及び／又は電子線透過材料をビームの経路内に使用して、配置されてもよい。或いは、サンプルホルダー装置と測定ユニットは傾斜機構を有して配置されてもよい。更に雑音源（例えば電子放出フィラメントからの熱、又はのぞき窓の穴からの周辺環境光）からの光放射を低減させるため光雑音低減対策が使用されてもよい。
【００２５】
位置決めユニットは圧電素子に接続するボールユニットからなり、プローブホルダーはボールユニットに摩擦を起こしながら挟み込まれてもよい。圧電素子に対する印加電圧を適切な信号特性で高速に変化させることにより、ボールユニットに対するプローブホルダーの位置が慣性スライダー効果により変化し、それによりサンプルに対するプローブの位置を変化させる。他の電子機械的位置決め技術も、必要な解像度、雑音特性及びプローブのサンプルに対する尺度一杯の動きに依存して、使用可能であることに留意されたい。
【００２６】
ある実施形態では、後に述べるように励起ファイバー及び／又は検知用光ファイバーはプローブとして配置されてもよい。ある実施形態では、光学的励起は光ファイバーにより直接提供されず、例えば電子顕微鏡の電子ビーム、所謂ｅ−カソードルミネッセンス、プローブから発する電界を使用したプローブからの電子放出、プローブとサンプル間の接触電流、サンプルに誘導された歪など、他のタイプの装置により、または近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）に基づくシステムを使用して提供されてもよい。例示としての実施形態ではさらに、光源として使用されるナノワイヤレーザーを有してもよく、それは光プローブとして使用されてもよい。
【００２７】
ここに記載される例示としての実施形態を使用して、いろいろなタイプの測定が実施可能であることに留意されたい。例えば、ラーマンスペクトル測定が光学電子顕微鏡サンプルホルダーにおいて使用可能である。例示的実施形態を使用してカソードルミネッセンスが測定可能である。カソードルミネッセンスは、顕微鏡からの電子ビームがサンプルに衝突する時の光子の放出である。サンプルをスキャンし、又はフォーカスされたビームを横方向にサンプルを横断してスキャンすることにより、光学信号又は光学スペクトルはサンプルの局所的分析に使用可能である。この技術は、ＧａＡｓのような直接遷移半導体の研究や集積回路の欠陥マッピングを含む、異なる多種の調査に使用可能である。
【００２８】
例示としての実施形態は又、図２に示すように、システム６００を有してもよい。システム６００は、光学的−ＳＴＭ（走査型トンネル電子顕微鏡）−ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）サンプルホルダー６０１と、光源６０３と、光検知器６０５と、コンピュータ装置６０７と制御装置６０８を含む制御システムと、からなる。図２は電子光学的ナノ材料の測定システムの概略図である。光源６０３と検知器モジュール６０５は標準的部品であり、標準的インタフェース６０９経由で接続されてもよい。モジュール化した設計は、特定の測定目的に対し最適化を可能にする。
【００２９】
光学的−ＳＴＭ−ＴＥＭサンプルホルダー６０１の他の実施形態が図７に示される。それは電子光学的材料の研究用であり、並んで配置される２重のビーム経路７０５、７０７を有する。ここで、サンプル２０３は照明され、サンプルからの光が２つの別のビーム経路７０５、７０７によって検知される。このようにして、照明と検知の光経路を別々に最適化可能である。光経路は光ファイバー７０１，７０３のような光導波路を有するか、或いは自由伝播ビームを使用するか、のいずれかである。システムはアライメント及び／又はフォーカシング用の能動部品を備えてもよい。走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）チップ２０１は従前と同様に位置決めされ、光学及び電子顕微鏡測定と同時に行われるサンプルとの電気的相互作用に使用されてもよい。実験は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で同時にモニターされてもよい。
【００３０】
他の実施形態が図８に示される。図８は近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）−透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）ホルダー８００の概略を示し、ここでチップ８０１はサンプル材料２０３の電気的プロービング、走査型トンネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）画像化及び近接場光学顕微鏡法（ＳＮＯＭ）調査に使用可能である。走査型トンネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）チップ８０１は非常に尖った、例えば１００ｎｍ未満の端部を持つ（電導性又は金属被膜の）毛細管からなる。光ビームガイド８０３は光がナノマニピュレーター２０７の中心を通って毛細管に入るように誘導し、そしてナノマニピュレーター２０７は毛細管をサンプルに対して位置決めするのに使用可能である。この設定によって、システムは近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）に使用可能であり、そこではシステムの分解能は光学的回折限界を超越することが可能である。毛細管の位置決めは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）システムによりモニター可能である。毛細管とサンプル２０３の間が小さな距離で操作される場合は、トンネル電流又は電解放出電流のいずれかである電流がサンプル２０３とチップ８０１との距離の相補的な測定と制御のために使用可能である。
【００３１】
図９に示される他の実施形態では、走査型トンネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）チップ９０１はフォーカシング要素９０３（対物レンズ）を備える光ファイバー９０１からなる。レンズ９０３はサンプル２０３のごく近くに位置決めされ、サンプルの照明及び／又はサンプルからの光の集光に使用されてもよい。光ビームガイド、又は光ファイバー９０１は、光ガイド及びフォーカシング要素が搭載されるナノマニピュレーター２０７の中心を通過するように光を誘導する。フォーカシング要素９０３は対物レンズとして使用され、ナノマニピュレーター２０７はレンズをサンプル２０３の近くに位置決めするのに使用可能である。このようにして、サンプルからの光は大きな立体角に亘って集光可能であり、このことが集光効率を向上させる。このシステムは、例えばカソードルミネッセンス（ＣＬ）システムとして、サンプルからの放出光を集光するのに使用可能であり、そこでは光は電子ビームとサンプルとの相互作用によって生成される。
【００３２】
光学的センサ装置を含む上記の実施形態は、限定されないが、以下の幾つかの異なる走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のアプリケーションと組み合わせて使用可能である：
１．ＳＰｏｔＭ（走査型トンネルポテンショメトリー顕微鏡）
２．ＳＣＭ（走査型容量顕微鏡）
３．ＳＳＲＭ（走査型広がり抵抗顕微鏡）
４．ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）
５．ＭＦＭ（磁気力顕微鏡）
６．ＳＦＭ（走査フォース顕微鏡）
７．ＳＮＯＭ（近接場光学顕微鏡、ＮＳＯＭとも言われる）
【００３３】
図３は例示的実施形態に基づく、光学的特性解析で使用される例示的ステップを示すフロー図である。サンプルの材料特性を解析する例示的方法は、以下のステップを含む：
ステップ３０１：電子顕微鏡内にサンプルを位置決めするステップ
ステップ３０２：プローブをサンプルと相互作用させるステップ
ステップ３０３：光をサンプル／プローブ相互作用領域に伝播させるステップ
ステップ３０４：電子顕微鏡から画像を獲得するのと同時に相互作用領域からの光を検知するステップ
ステップ３０５：光検知器からの信号を獲得し、電子顕微鏡から画像を獲得するステップ
ステップ３０６：獲得された信号と画像を時間で互いに関連付けるステップ
【００３４】
図４は例示的実施形態に基づく測定システム４００をしめす。測定システム４００は、サンプル受けポート４０５を備える測定チャンバー４０２、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）チャンバーを有し、それは処理及び制御及び／又は分析装置４０３（又は図２の分析装置６）に接続し、処理及び制御及び／又は分析装置４０３はさらに分析及び測定データの記憶／表示のためのコンピュータ装置４０４に接続している。以前に述べたように、検知器はチャンバー４０２の中に選択肢としての事前処理電子回路と共に配置され、事前処理電子回路は直接サンプルホルダー上に配置されても、サンプルホルダーと処理装置４０３の間の電気経路内に配置されてもよい。他の部品は、アプリケーションにより必要な対象となり、例えばチャンバー４０２に真空が必要な場合、当業者に理解されるように真空生成及び制御装置があってもよい。
【００３５】
図５は例示的実施形態に基づく検知処理及び分析装置５００（それぞれ図２と図４の装置６０５と装置４０３に類似している）を示す。検知処理及び分析装置５００は、少なくとも１つの処理ユニット５０１と、少なくとも１つのメモリー５０２及び選択肢としてユーザとの相互作用のためのユーザインタフェース５０３からなる。さらに、処理装置５００は測定インタフェース５０４と通信インタフェース５０５を備えてもよい。測定インタフェースは処理装置をチャンバー４０２内の検知器に接続可能であり、通信インタフェースは測定データをコンピュータ装置４０４に通信可能である。通信インタフェースは、例えば限定されないがイーサネット（登録商標）リンク、シリアルリンク、パラレルリンク、ＶＸＩリンクおよび当業者に理解されるものを含んでよい。
【００３６】
処理ユニットは（ハードウェア又はソフトウェアに基づく）命令の組を実行可能である。処理ユニットは例えばマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＩＣ，または類似の機器からなってもよい。メモリー５０２は、ＲＡＭ，ＤＲＡＭ，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュ等のような、揮発性及び／又は非揮発性の適合する任意の適合するメモリータイプでもよい。処理装置は、検知チップの偏移を示す信号を適用することによって測定を制御し、そして検知された電子ビームからの測定信号を示す信号を受信するように設定されてもよい。処理装置は検知チップの制御のための信号をコンピュータ装置４０４から受信してもよい。さらに処理装置は、光学検知器からの信号を獲得し、そして光源を測定セットアップに従って制御してもよい。コンピュータ装置４０４は、測定機器を制御し、リアルタイム及び／又は事後の分析とユーザとの相互作用のための信号を獲得するために実行される、ソフトウェア命令を有してもよい。
【００３７】
光学検知器は、例えば黒体放射を測定することにより、従って温度センサを測定セットアップに提供することにより、サンプルの温度を検知するために使用可能である。これは有用なアプリケーションである。何故ならば、カーボンナノチューブやカーボンワイヤ、点接触、又は他の導体などの多くのナノメータ寸法の導電性サンプルにおいては、破壊の前の臨界電流密度は非常に大きいからである。この大きな電流が導体のジュール加熱につながり、体積が小さいため温度の大きな増加をもたらす。しかし、このような小さな物体の温度は標準的な方法では測定が困難であるが、本技術を使用すればこのような小さな物体から黒体スペクトル、従って温度を獲得することが可能である。温度は、例えば、しかし限定されないが、電界放出、（原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）又は圧刻子を使用した）機械的圧力下、（ＡＦＭを使用した）摩擦測定、及びその場所での化学反応、などの他の状況においてもまた有用である。
【００３８】
図１０は他の実施形態を示す。ホルダー１００は２つのマニピュレーター２０７ａ，２０７ｂを有し、そのそれぞれは、光経路（例えば、光源からの光を伝送するそれぞれの光ファイバー１０５，１０７）をサンプル相互作用領域２０３に配向するのに使用される。
【００３９】
図１１はさらに別の実施形態を示し、「反転」可能な光ビーム経路１１３を含むホルダー１１１を有する。サンプル２０３はプローブチップ２０１上に搭載されてもよく、プローブチップは次にマニピュレーター２０７に連結されてもよい。光源１１３は、サンプル２０３に配向され、選択肢としてフォーカス用又はデフォーカス用のレンズ１１５を有してもよい。光は光ファイバー１１７を使用して直接に、又は図１１に示すように１つ以上のミラー１１９を使用して伝送されてもよい。光ファイバーが直接使用される場合は、それは好適には、破壊され又は伝送効率を減ずることなく鋭角に曲げることが可能な種類である。さらに使用されるミラーは顕微鏡サンプルホルダーのフレームの上に搭載されるか、或いはフレームに統合される。（これは本発明の全ての実施形態に適用可能である。）
【００４０】
本明細書で記述される光学技術は、スペクトルの可視部分に限定されることなく、他の波長、例えば紫外、赤外スペクトル又はＸ線部分も使用可能であることに留意されたい。
【００４１】
「を有する」「を含む」という用語は列挙された以外の要素又はステップの存在を除外するものではなく、また、要素名の前の数詞「１つの」はこれら要素が複数存在することを除外するものではないことに留意されたい。さらに、参照番号は特許請求の範囲を制限するものではなく、複数の「手段」、「ユニット」又は「装置」がハードウェアの同一のものを示すことに留意されたい。図中の寸法は例示目的でのみ示され、そして他の寸法も電子顕微鏡のタイプと種類により使用可能であることに留意されたい。
【００４２】
上記の実施形態は例示目的でのみ示され、本発明を制限するものではない。以下の「特許請求の範囲」で請求される特許の範囲内の他の解決法、使用法、目的及び機能は当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００４３】
１：ホルダー構造          ２：測定ユニット    ３、４：光源及び／又は検知器    
５：分光計                ６：分析及び制御装置    ７：光ファイバー    
８：位置決めユニット      ９：プローブ              
１１：サンプル            １３：励起ファイバー    １４：検知用光ファイバー      
１５：電子ビーム  
１００：ホルダー        １０５，１０７：光ファイバー
１１１：ホルダー        １１３：光ビーム経路、光源    １１５：レンズ
１１７：光ファイバー
２００：ＴＥＭサンプルホルダー    ２０１：ＳＰＭチップ    
２０３：サンプル        ２０５：画像化領域        ２０７：マニピュレーター
４００：測定システム    ４０２：測定チャンバー    
４０３：制御及び／又は分析装置    ４０４：コンピュータ装置
４０５：サンプル受けポート
５００：検知処理及び分析装置      ５０１：処理ユニット    ５０２：メモリー
５０３：ユーザインタフェース      ５０４：測定インタフェース
５０５：通信インタフェース  
６００：システム        ６０１：光−ＳＴＭ−ＴＥＭサンプルホルダー
６０３：光源            ６０５：光検知器          ６０７：コンピュータ装置
６０８：制御装置        ６０９：標準的インタフェース
７０１，７０３：光ファイバー        ７０５，７０７：ビーム経路
８００：ＳＮＯＭ−ＴＥＭホルダー    ８０１：ＳＴＭチップ
８０３：光ビームガイド    
９０１：ＳＴＭチップ、光ファイバー  ９０３：フォーカシング要素（レンズ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１１】
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