(57)【要約】【課題】カンチレバー交換時にレーザ光の照射を停止してレーザ光が予期しない方向に進むことを防止する。【解決手段】走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバー１０２を保持するカンチレバーホルダ６０１と、カンチレバー１０２にレーザ光を照射するレーザ照射手段１２０と、カンチレバー１０２に照射されたレーザ光を検出する光検出器１２１と、カンチレバーホルダ６０１と対物レンズ６７１の内の１つを選択的に試料ステージ１５２に対向させ、残りを試料ステージ１５２から遠ざけるレボルバ６５１と、カンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２から遠ざけられたときレーザ照射手段１２０によるレーザ光の照射を停止させるレボルバ側電極６３１，６３２及び本体側電極６３３，６３４とを備えている。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
着脱自在にカンチレバーホルダを保持する着脱部材と、
試料ステージと着脱部材との少なくとも一方を移動して、カンチレバーホルダと試料ステージとを互いに接近させることができる駆動部と、
カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えていることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２】
前記走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されるときにカンチレバーホルダを一方向に誘導するガイドをさらに備えており、
カンチレバーホルダが試料ステージに接近した状態でガイドにより一方向に誘導されるとき、カンチレバーホルダは試料ステージに衝突しないことを特徴とする請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【請求項３】
本体と、
本体に取り付けられていて、試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
少なくとも１つの対物レンズと、
本体に回動可能に取り付けられていて、カンチレバーホルダと対物レンズとを保持するレボルバであって、これらの内の１つを選択的に試料ステージに対向させ、残りを試料ステージから遠ざけるレボルバと、
試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えていることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡、より詳細には走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡を含む走査型プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナノオーダーの起伏形状を測定・解析するために、カンチレバーを代表とするプローブを試料に対して走査させる走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）が広く知られている。ＳＰＭは比較的小さいカンチレバーを使用する。カンチレバーを交換する際に小型のカンチレバーを直接ＳＰＭ本体に取り付けるのは困難である。交換の作業性をよくするために、一般に図９に示すような磁力を利用したカンチレバーホルダ９０１が用いられている（例えば、特許文献１参照）。カンチレバー９０２は板９７１を介してベース９７０に固定されている。ベース９７０に固定された磁石９７２の磁力により、カンチレバー９０２はＳＰＭ本体に保持される。
【０００３】
光テコ（例：Ｊｏｕｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  ｐｈｙｓｉｃｓ  ６５ｐ．１６４  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８９）が用いられている場合、カンチレバーにはレーザ光が照射される。カンチレバーをＳＰＭ本体から取り外すと、レーザ光が光テコの光路からはずれ、予期しない方向に進む。これを防止するため、従来のＳＰＭはＳＰＭを覆うエンクロージャーや、レーザ照射を止めるための停止ボタンを備えている。カンチレバー交換時には使用者がエンクロージャーの開閉や停止ボタンの操作を行う。
【０００４】
カンチレバーの交換時にカンチレバーと試料ステージとの間隔を小さくすると、光テコの光路からはずれたレーザ光を確実に試料ステージに当てることができる。このようにしてレーザ光を吸収又は散乱させることもできる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２５８１２０号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンクロージャーの開閉や停止ボタンの操作をカンチレバーの交換操作に加えると交換操作が煩雑になる。また、ＳＰＭにエンクロージャーを設けると、ＳＰＭの専有面積が大きくなる。また、カンチレバーと試料ステージとの間隔を小さくするとカンチレバーの交換が困難になる。
【０００７】
試料を様々な倍率の対物レンズで観察した後、その個所をカンチレバーで走査したい場合には、対物レンズとカンチレバーを選択的に試料に対向させることができるレボルバ等の回転機構を使用する場合がある。カンチレバーの走査時、光テコの光源が照射するレーザ光の大部分はカンチレバーで反射される。カンチレバーで反射されないレーザ光は試料ステージにて吸収されたり散乱したりする。カンチレバー交換時にはレボルバを回転させてカンチレバーを試料ステージから遠ざける。このときに光テコの光源からレーザ光が照射されていると、カンチレバーで反射されなかったレーザ光は予期しない方向に進む。
【０００８】
従って、本発明の目的は、カンチレバーが交換などのためにカンチレバーを走査位置から遠ざけたときにレーザ照射を止めることにより、レーザ光が予期しない方向に進むことを防止することができる走査型プローブ顕微鏡を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる走査型プローブ顕微鏡は、
試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
着脱自在にカンチレバーホルダを保持する着脱部材と、
試料ステージと着脱部材との少なくとも一方を移動して、カンチレバーホルダと試料ステージとを互いに接近させることができる駆動部と、
カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えている。
【００１０】
カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されたときにレーザ照射を止めることにより、レーザ光が予期しない方向に進むことを防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係わる走査型プローブ顕微鏡では、前記走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されるときにカンチレバーホルダを一方向に誘導するガイドをさらに備えており、
カンチレバーホルダが試料ステージに接近した状態でガイドにより一方向に誘導されるとき、カンチレバーホルダは試料ステージに衝突しない。
【００１２】
本発明の請求項３に係わる走査型プローブ顕微鏡は、
本体と、
本体に取り付けられていて、試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
少なくとも１つの対物レンズと、
本体に回動可能に取り付けられていて、カンチレバーホルダと対物レンズとを保持するレボルバであって、これらの内の１つを選択的に試料ステージに対向させ、残りを試料ステージから遠ざけるレボルバと、
試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えている。
【００１３】
レボルバが回動してカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときにレーザ照射を止めることにより、レーザ光が予期しない方向に進むことを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡を説明する。先ず、図１を参照して本発明の第１の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図１は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。カンチレバー１０２はカンチレバーホルダ１０１の本体１１０の下面側に板バネ１１４により保持されている。カンチレバー１０２にはレーザ照射手段１２０によりレーザ光が照射される。カンチレバー１０２に照射されここで反射したレーザ光は光検出器１２１により検出される。レーザ照射手段１２０と光検出器１２１は光テコを形成している。レーザ照射手段１２０はレーザ光源及びレーザ光をカンチレバー１０２に導く光学系を含んでいる。
【００１５】
カンチレバーホルダ１０１の本体１１０の上面には２つの着脱孔１１１，１１２が設けられている。着脱孔１１１，１１２には棒状の開閉電極１３１，１３２の一端が着脱自在に嵌合される。嵌合がなされることでカンチレバーホルダ１０１は保持される。開閉電極１３１，１３２の他端は基板１５１に固定されている。基板１５１は走査型プローブ顕微鏡の本体１５０に取り付けられている。開閉電極１３１，１３２と基板１５１は、着脱自在にカンチレバーホルダ１０１を保持する着脱部材を形成している。
【００１６】
試料１７０は試料ステージ１５２に保持されている。試料ステージ１５２はこれを移動させる駆動部１５３を介して走査型プローブ顕微鏡の本体に取り付けられている。試料ステージ１５２が移動する代わりに着脱部材が移動しても良い。この場合、着脱部材が駆動部を介して走査型プローブ顕微鏡の本体に取り付けられる。駆動部１５３は、カンチレバーホルダ１０１と試料ステージ１５２とを互いに接近させることができる。接近させると、カンチレバー１０２が試料１７０に対向する走査位置にカンチレバーホルダ１０１が配置される。この状態でカンチレバー１０２は試料１７０の表面に沿って走査される。
【００１７】
カンチレバー１０２を交換するために、走査位置に配置されたカンチレバーホルダ１０１を走査位置から遠ざけることができる。走査位置から遠ざけるには、駆動部１５３を用いて試料ステージ１５２をカンチレバーホルダ１０１から離間させた後、カンチレバーホルダ１０１を着脱部材から取り外す。
【００１８】
走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーホルダ１０１が着脱部材から取り外されたときにレーザ照射手段１２０によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段を備えている。照射停止手段はレーザ照射手段１２０とレーザ電源１４０と開閉電極１３１，１３２とを含む照射回路を遮断することによりレーザ光の照射を停止させる。レーザ電源１４０はレーザ照射手段１２０に電力を供給する電力供給手段として用いられている。照射回路は開閉電極１３１，１３２が電気的に接続されているか否かに応じて開閉する。カンチレバーホルダ１０１の本体１１０の上面には導体で形成された接続部材１１３が固定されている。接続部材１１３は２つの着脱孔１１１，１１２にわたっている。
【００１９】
カンチレバーホルダ１０１が着脱部材に保持されている、即ち着脱孔１１１，１１２に開閉電極１３１，１３２が嵌合しているときには、接続部材１１３が開閉電極１３１，１３２に接触している。このとき、照射回路は閉じられている。カンチレバーホルダ１０１が着脱部材から取り外されたときには、接続部材１１３が開閉電極１３１，１３２から離間して照射回路が遮断される。この結果、レーザ照射手段１２０によるレーザ光の照射が停止する。従って、カンチレバー１０２の交換などをするためにカンチレバーホルダ１０１を取り外すときに、従来の走査型プローブ顕微鏡のようにレーザ光が予期しない方向に進むことがない。開閉電極１３１，１３２と接続部材１１３は照射回路を遮断する遮断機構を形成している。遮断機構は照射停止手段に含まれている。
【００２０】
次に、図２を参照して本発明の第２の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図２は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。第１の実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００２１】
レーザ照射手段１２０にはレーザ電源１４０が接続されている。レーザ電源１４０には主電源２４３から電力が供給される。主電源２４３は走査型プローブ顕微鏡に含まれているレーザ電源１４０以外のデバイスにも電力を供給する。レーザ電源１４０と主電源２４３は電力供給手段として用いられている。
【００２２】
本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は第１の実施の形態とは異なる照射停止手段を備えている。この照射停止手段は、カンチレバーホルダ１０１が着脱部材から取り外されたときに信号を発生する検知手段と、この信号を受けたときに電力供給手段による電力の供給を停止させる処理部２４２とを有している。検知手段は、接続部材１１３と開閉電極１３１，１３２と、開閉電極１３１，１３２に接続された導通センサ２４１とで構成されている。着脱孔１１１，１１２から開閉電極１３１，１３２が取り外されると、開閉電極１３１，１３２間の導通がなくなる。このとき、導通センサ２４１は信号を発生する。処理部２４２はこの信号を受けると、レーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。
【００２３】
このような照射停止手段を用いても、第１の実施の形態と同様に、カンチレバーホルダ１０１を着脱する際にレーザ光が予期しない方向に進むことを防止できる。
【００２４】
次に、図３を参照して本発明の第３の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図３は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００２５】
本実施の形態のカンチレバーホルダ３０１にはカンチレバー１０２を励振させるピエゾ素子３１４が取り付けられている。ピエゾ素子３１４のアース端子は着脱孔１１１内に固定された電極に、＋端子は着脱孔１１２内に固定された電極にそれぞれ接続されている。レーザ照射手段１２０はレーザ電源１４０を介して主電源２４３に接続されている。
【００２６】
本実施の形態の照射停止手段は、処理部２４２と、第２の実施の形態とは異なる検知手段とを有している。この検知手段は、導通センサ２４１と開閉電極１３１，１３２とを有している。開閉電極１３１はアース３４４に接続されており、開閉電極１３２は導通センサ２４１を介してピエゾ素子３１４を制御するピエゾ制御部３４５に接続されている。ピエゾ制御部３４５は主電源２４３から電力を供給される。開閉電極１３１，１３２が着脱孔１１１，１１２にそれぞれ嵌合しているときには、ピエゾ制御部３４５により発生させられた制御電圧がピエゾ素子３１４に印加される。開閉電極１３１，１３２が着脱孔１１１，１１２から取り外されると、開閉電極１３１，１３２間の導通がなくなる。このとき、導通センサ２４１は信号を発生する。これと同時にピエゾ素子３１４が停止する。処理部２４２が導通センサ２４１からの信号を受けると、処理部２４２はレーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。
【００２７】
このような照射停止手段を用いても、第２の実施の形態と同様に、カンチレバーホルダ３０１を着脱する際にレーザ光が予期しない方向に進むことを防止できる。
【００２８】
次に、図４を参照して本発明の第４の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図４は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００２９】
本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は上記第１乃至第３の実施の形態とは異なる着脱部材４５４を有している。着脱部材４５４は走査型プローブ顕微鏡の本体（図示せず）に取り付けられている。着脱部材４５４にはカンチレバーホルダ４０１が嵌合されるガイド溝４５５が形成されている。嵌合がなされると、カンチレバーホルダ４０１は着脱部材４５４に保持される。保持された状態で、カンチレバーホルダ４０１を試料ステージ（図示せず）に接近させれば、カンチレバーホルダ４０１を走査位置に配置することができる。カンチレバーホルダ４０１が着脱部材４５４から取り外されるときにはカンチレバーホルダ４０１は一方向に誘導される。ガイド溝４５５はカンチレバーホルダ４０１を誘導するガイドを形成している。カンチレバーホルダ４０１が試料ステージに接近した状態でガイド溝４５５により一方向に誘導されるとき、カンチレバーホルダ４０１は試料ステージに衝突しない。
【００３０】
着脱部材４５４には開閉電極４３１，４３２を有するプランジャ４３１ａ，４３２ａが固定されている。プランジャ４３１ａ，４３２ａは、開閉電極４３１，４３２がガイド溝４５５の内壁から突出するように開閉電極４３１，４３２を付勢している。本実施の形態の照射停止手段はレーザ照射手段１２０とレーザ電源１４０と開閉電極４３１，４３２とを含む照射回路を遮断することによりレーザ光の照射を停止させる。開閉電極４３１，４３２が電気的に接続されているときは、照射回路は閉じており、レーザ照射手段１２０によりレーザ光が照射される。開閉電極４３１，４３２が電気的に接続されていないときは、照射回路は遮断されており、レーザ照射手段１２０によるレーザ光の照射はなされない。
【００３１】
カンチレバーホルダ４０１にはテーパー部４１５が設けられている。カンチレバーホルダ４０１がガイド溝４５５に挿入されると、ガイド溝４５５の内壁から突出している開閉電極４３１，４３２はテーパー部４１５上を滑りながらガイド溝４５５の内壁に押し込まれる。カンチレバーホルダ４０１は容易にガイド溝４５５に挿入される。
【００３２】
カンチレバーホルダ４０１には導体で形成された接続部材４１３が固定されている。カンチレバーホルダ４０１がガイド溝４５５に嵌合されているとき、接続部材４１３は開閉電極４３１，４３２に接触しており、照射回路は閉じられている。開閉電極４３１，４３２はプランジャ４３１ａ，４３２ａにより接続部材４１３に押し付けられるので、開閉電極４３１，４３２と接続部材４１３の接触が確実になされる。カンチレバーホルダ４０１が着脱部材４５４から取り外される、即ちカンチレバーホルダ４０１がガイド溝４５５から引き抜かれると照射回路が遮断される。このときレーザ光の照射が停止する。
【００３３】
このような照射停止手段を用いても、第１の実施の形態と同様に、カンチレバーホルダ４０１を着脱する際にレーザ光が予期しない方向に進むことを防止できる。
【００３４】
次に、図５を参照して本発明の第５の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図５は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００３５】
本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は第４の実施の形態と同様の着脱部材４５４を有している。本実施の形態の照射停止手段は、カンチレバーホルダ５０１が着脱部材４５４から取り外されたときに信号を発生する検知手段５４６と、この信号を受けたときにレーザ照射手段１２０への電力供給を停止させる処理部２４２とを有している。検知手段５４６は、ガイド溝４５５に近接した位置に固定されている接触式センサを有している。接触式センサは、カンチレバーホルダ５０１がガイド溝４５５に嵌合されているときにはカンチレバーホルダ５０１に接触している。このとき接触式センサは信号を発生しない。カンチレバーホルダ５０１が着脱部材４５４から取り外されると、カンチレバーホルダ５０１が接触式センサから離れる。このとき接触式センサは信号を発生する。処理部２４２がこの信号を受けると、レーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。
【００３６】
このような照射停止手段を用いても、第１の実施の形態と同様に、カンチレバーホルダ５０１を着脱する際にレーザ光が予期しない方向に進むことを防止できる。
【００３７】
検知手段５４６は接触式センサの代わりに別のセンサを有していても良い。例えば、光学式センサを有していても良い。また、検知手段５４６は光テコの光検出器を含んでいても良い。この場合、光検出器は処理部２４２に接続される。光検出器はカンチレバー１０２にて反射したレーザ光を検出し、検出した光の強さに応じた強さをもつ出力信号を出力する。カンチレバーホルダ５０１が着脱部材４５４から取り外されると、カンチレバー１０２にてレーザ光が反射されなくなる。このとき、光検出器は弱い出力信号を出力する。即ち、カンチレバーホルダ５０１が着脱部材４５４から取り外されたとき、光検出器は特定の信号を発生する。処理部２４２がこの信号を受けると、処理部２４２はレーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。光テコのアライメントに不具合があるためにカンチレバー１０２にレーザ光が照射されない場合もカンチレバー１０２にてレーザ光が反射されなくなる。このときにも処理部２４２はレーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。検知手段５４６が光テコの光検出器を含んでいる場合、カンチレバーホルダ５０１の着脱を検知するための追加のセンサを用意する必要がない。このため、部品点数を少なくすることができる。
【００３８】
次に、図６を参照して本発明の第６の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図６は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００３９】
走査型プローブ顕微鏡の本体６５０にはレボルバ６５１が回動可能に取り付けられている。レボルバ６５１には少なくとも１つの対物レンズ６７１とカンチレバーホルダ６０１とが保持されている。軸Ｒを回転軸としてレボルバ６５１を回動させることにより、これらの内の１つを選択的に試料ステージ１５２に対向させ、残りを試料ステージ１５２から遠ざけることができる。
【００４０】
略円筒形のカンチレバーホルダ６０１には光テコを形成するレーザ光源１２０及び光検出器１２１と、レーザ電源１４０とが内蔵されている。レーザ電源１４０はレーザ照射手段として用いられている。円筒の一端面側がレボルバ６５１に向いている。カンチレバー１０２は円筒の他端面側にて保持されている。
【００４１】
カンチレバーホルダ６０１を試料ステージ１５２に対向させ、カンチレバーホルダ６０１と試料ステージ１５２とを互いに接近させると、カンチレバーホルダ６０１を走査位置に配置することができる。本実施の形態の照射停止手段は試料ステージ１５２に対向しているカンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２から遠ざけられたときにレーザ光源１２０によるレーザ光の照射を停止させる。
【００４２】
レーザ光源１２０に電力を供給する主電源２４３は走査型プローブ顕微鏡の本体６５０側に配置されている。レーザ光源１２０と主電源２４３は本体６５０とレボルバ６５１にわたって延びている照射回路に含まれている。照射回路は本体６５０とレボルバ６５１の境界に配置されたレボルバ側電極６３１，６３２と本体側電極６３３，６３４とを含んでいる。レボルバ側電極６３１，６３２はレボルバ６５１に固定されていて、レーザ電源１４０に接続されている。本体側電極６３３，６３４は本体６５０に固定されていて、主電源２４３に接続されている。照射回路は本体側電極６３３，６３４とレボルバ側電極６３１，６３２が接触しているか否かに応じて開閉する。本体側電極６３３，６３４とレボルバ側電極６３１，６３２は遮断機構を形成している。
【００４３】
本実施の形態の照射停止手段はこの遮断機構により構成されている。レボルバ６５１を回動させることにより、本体側電極６３３，６３４とレボルバ側電極６３１，６３２とを離したり接触させたりすることができる。カンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２に対向させられたときには本体側電極６３３，６３４とレボルバ側電極６３１，６３２が接触して照射回路が閉じる。試料ステージ１５２に対向しているカンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２から遠ざけられたときにはレボルバ側電極６３１，６３２が本体側電極６３３，６３４から離れて照射回路が遮断される。このとき、主電源２４３からレーザ電源１４０への電極の供給が停止し、レーザ光源１２０によるレーザ光の照射が停止する。
【００４４】
レボルバを用いた従来の走査型プローブ顕微鏡では、レボルバを回動させてカンチレバーホルダを遠ざけたときにカンチレバーで反射されなかったレーザ光が予期しない方向に進む。本実施の形態では、カンチレバーホルダ６０１を遠ざけたときにレーザ光の照射が停止するので、レーザ光が予期しない方向に進むことがない。
【００４５】
レボルバを用いた従来の走査型プローブ顕微鏡には、本体側とレボルバ側の間で電力や信号を伝送するために本体とレボルバにわたって延びる電気ケーブルを備えているものがある。このような顕微鏡では、レボルバを一方向に回転し続けると電気ケーブルは延びきる。結果、レボルバの回転は制限される。回転の自由度を確保しようとすれば、比較的長い電気ケーブルが必要である。微弱な信号を伝送するとき電気ケーブルが長いとＳ／Ｎが悪くなる。これに対して、本実施の形態の顕微鏡ではレボルバの回転は制限されない。また、電気ケーブルを極力短くすることができるので、微弱な信号を伝送するときに有利である。
【００４６】
次に、図７を参照して本発明の第７の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図７は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００４７】
レボルバ６５１に保持されたカンチレバーホルダ６０１にはレーザ光源１２０が内蔵されている。レーザ電源１４０は主電源２４３とともに走査型プローブ顕微鏡の本体６５０側に配置されている。レーザ光源１２０とレーザ電源１４０は導電素子６５２を介して接続されている。導電素子６５２は、走査型プローブ顕微鏡の本体６５０に固定されたブラシと、レボルバ６５１とともに回転するスリップリングとを有している。レボルバ６５１が回転したときにレーザ光源１２０とレーザ電源１４０との電気的な接続が遮断されることはない。従って、第６の実施の形態と同様にレボルバ６５１を自由に回転させることができる。
【００４８】
レボルバ６５１に固定されたレボルバ側電極６３１，６３２は互いに電気的に接続されており、本体６５０側に固定された本体側電極６３３，６３４はともに導通センサ２４１に接続されている。カンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２に対向させられたときには本体側電極６３３，６３４とレボルバ側電極６３１，６３２が接触して本体側電極６３３，６３４間が導通する。試料ステージ１５２に対向しているカンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２から遠ざけられたときにはレボルバ側電極６３１，６３２が本体側電極６３３，６３４から離れて本体側電極６３３，６３４間の導通がなくなる。このとき、導通センサ２４１から処理部２４２に信号が渡される。信号を受けた処理部２４２はレーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。レボルバ側電極６３１，６３２、本体側電極６３３，６３４、導通センサ２４１は検知手段を形成している。本実施の形態の照射停止手段はこの検知手段と処理部２４２で構成されている。
【００４９】
本実施の形態の照射停止手段を用いても、第６の実施の形態のようにカンチレバーホルダ６０１を遠ざけたときにレーザ光の照射が停止するので、レーザ光が予期しない方向に進むことがない。
【００５０】
次に、図８を参照して本発明の第８の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡を説明する。図８は走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図である。上記実施の形態の構成部材と実質的に同一の構成部材には同じ参照符号を付している。
【００５１】
本実施の形態の走査型プローブ顕微鏡は第７の実施の形態の検知手段の代わりに別の検知手段を有している。この検知手段は、レボルバ６５１の回転角度を検出する角度センサ８４７を有している。角度センサ８４７は、試料ステージ１５２に対向しているカンチレバーホルダ６０１が試料ステージ１５２から遠ざけられたときに信号を発生する。処理部２４２がこの信号を受けるとレーザ電源１４０と主電源２４３との少なくとも一方をオフにする。
【００５２】
本実施の形態の照射停止手段を用いても、第６の実施の形態のようにカンチレバーホルダ６０１を遠ざけたときにレーザ光の照射が停止するので、レーザ光が予期しない方向に進むことがない。
【００５３】
本発明は、以下の各項に示す発明を開示している。
【００５４】
１．  試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
着脱自在にカンチレバーホルダを保持する着脱部材と、
試料ステージと着脱部材との少なくとも一方を移動して、カンチレバーホルダと試料ステージとを互いに接近させることができる駆動部と、
カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えている走査型プローブ顕微鏡。
【００５５】
２．  前記走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されるときにカンチレバーホルダを一方向に誘導するガイドをさらに備えており、
カンチレバーホルダが試料ステージに接近した状態でガイドにより一方向に誘導されるとき、カンチレバーホルダは試料ステージに衝突しないことを特徴とする第１項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００５６】
３．  前記走査型プローブ顕微鏡は、前記レーザ照射手段に電力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段とレーザ照射手段と含む照射回路とをさらに有しており、
前記照射停止手段は、カンチレバーホルダが前記着脱部材から取り外されたときに照射回路を遮断してレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる遮断機構を有している第１項又は第２項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００５７】
４．  前記遮断機構は、
前記照射回路に含まれている２つの開閉電極であって、着脱部材に取り付けられていてこれらの開閉電極が電気的に接続されているか否かに応じて照射回路が開閉する開閉電極と、
カンチレバーホルダに取り付けられていて、導体で形成された接続部材と、
を有しており、
カンチレバーホルダが着脱部材に保持されたときには接続部材が前記２つの開閉電極に接触して照射回路が閉じられ、カンチレバーホルダが着脱部材から取り外されたときには接続部材が前記２つの開閉電極から離間して照射回路が遮断される第３項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００５８】
５．  前記走査型プローブ顕微鏡は、前記レーザ照射手段に電力を供給する電力供給手段をさらに備えており、
前記照射停止手段は、
カンチレバーホルダが前記着脱部材から取り外されたときに信号を発生する検知手段と、
この信号を受けたときに電力供給手段による電力の供給を停止させる処理部と、
を有している第１項又は第２項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００５９】
６．  本体と、
本体に取り付けられていて、試料を保持する試料ステージと、
試料の表面に沿って走査されるカンチレバーと、
カンチレバーを保持するカンチレバーホルダと、
カンチレバーにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
カンチレバーに照射されたレーザ光を検出する光検出器と、
少なくとも１つの対物レンズと、
本体に回動可能に取り付けられていて、カンチレバーホルダと対物レンズとを保持するレボルバであって、これらの内の１つを選択的に試料ステージに対向させ、残りを試料ステージから遠ざけるレボルバと、
試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときにレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる照射停止手段と、
を備えている走査型プローブ顕微鏡。
【００６０】
７．  前記走査型プローブ顕微鏡は、前記レーザ照射手段に電力を供給する電力供給手段と、この電力供給手段とレーザ照射手段と含む照射回路とをさらに有しており、
前記照射停止手段は、試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときに照射回路を遮断してレーザ照射手段によるレーザ光の照射を停止させる遮断機構を有している第６項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００６１】
８．  前記遮断機構は、
前記照射回路に含まれていて、本体に固定された本体側電極と、
前記照射回路に含まれていて、レボルバに固定されたレボルバ側電極と、
を有しており、
本体側電極とレボルバ側電極が接触しているか否かに応じて照射回路が開閉し、
カンチレバーホルダが試料ステージに対向させられたときには本体側電極とレボルバ側電極が接触して照射回路が閉じ、試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときにはレボルバ側電極が本体側電極から離れて照射回路が遮断される第７項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００６２】
９．  前記走査型プローブ顕微鏡は、前記レーザ照射手段に電力を供給する電力供給手段をさらに備えており、
前記照射停止手段は、
試料ステージに対向しているカンチレバーホルダが試料ステージから遠ざけられたときに信号を発生する検知手段と、
この信号を受けたときに電力供給手段による電力の供給を停止させる処理部と、
を有している第６項に記載の走査型プローブ顕微鏡。
【００６３】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したことから明らかなように、本発明に従った走査型プローブ顕微鏡を用いれば、カンチレバーが交換などのためにカンチレバーを走査位置から遠ざけたときにレーザ照射を止めることにより、レーザ光が予期しない方向に進むことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係わる走査型プローブ顕微鏡の一部を示す概略的な側面図。
【図９】従来の走査型プローブ顕微鏡に用いられるカンチレバーホルダの斜視図。
【符号の説明】
１０１  カンチレバーホルダ
１０２  カンチレバー
１１３  接続部材
１２０  レーザ照射手段
１３１，１３２  開閉電極
１４０  レーザ電源
１５２  試料ステージ
１７０  試料
２４１  導通センサ
２４２  処理部
２４３  主電源
３０１  カンチレバーホルダ
３１４  ピエゾ素子
３４５  ピエゾ制御部
４０１  カンチレバーホルダ
４１３  接続部材
４３１，４３２  開閉電極
４５４  着脱部材
４５５  ガイド溝
５０１  カンチレバーホルダ
５４６  検知手段
６０１  カンチレバーホルダ
６３１，６３２  レボルバ側電極
６３３，６３４  本体側電極
６５１  レボルバ
７６１  対物レンズ
８４７  角度センサ
【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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