(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする問題点は、不測の場合、光学ヘッド取り外したときにレーザ光が装置外部に漏れる可能性があることである。【解決手段】カンチレバーの探針と試料との間に作用する物理量を検出する走査形プローブ顕微鏡において、前記カンチレバーに光を照射する光源と、前記光を遮光する遮光手段と、前記光源からの光を前記カンチレバーに誘導する誘導手段と、前記カンチレバーからの前記光による反射光を検出する検出手段と、を備え、前記誘導手段を前記光の光路から除去することにより、前記遮光手段が前記光を遮光することを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバー先端の探針と試料の間に作用する物理量を検出する走査形プローブ顕微鏡において、
前記カンチレバーに光を照射する光源と、
前記光を遮光する遮光手段と、
前記光源からの光を前記カンチレバーに誘導する誘導手段と、
前記カンチレバーからの前記光による反射光を検出する検出手段と、を備え、
前記誘導手段を前記光の光路から除去することにより、前記遮光手段が前記光を遮光することを特徴とする走査形プローブ顕微鏡。
【請求項２】
前記遮光手段が前記誘導手段と係合する係合部材を有する遮光板である請求項１に記載した走査形プローブ顕微鏡であって、
前記誘導手段を前記光の光路から除去することに応じて前記係合部材の係合が外れ、
前記遮光板により遮光されることを特徴とした走査形プローブ顕微鏡。
【請求項３】
前記誘導手段が、前記光源から略水平方向に照射された前記光を略垂直方向に変換して前記カンチレバーに誘導するビームスプリッタと、前記反射光の方向を調整する反射鏡を有する請求項１又は２に記載した走査形プローブ顕微鏡。
【請求項４】
前記光がレーザ光である請求項１乃至３のいずれかに記載した走査形プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査形トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡、摩擦力顕微鏡、マイクロ粘弾性顕微鏡、表面電位差顕微鏡及びその類似装置の総称である走査形プローブ顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、探針付きカンチレバーと試料を対向配置し、且つ探針と試料の距離を数ナノメートル以下の距離にして、探針により試料表面を走査することにより、探針と試料間に働く原子間力，或いは磁気力，或いは静電気力等を測定し、該測定に基づいて試料表面の凹
凸像を得るように成した走査プローブ顕微鏡が注目されている。
【０００３】
走査形プローブ顕微鏡の観察において、カンチレバーの先端の探針が試料のどの部分を走査しているのかを確認するため、直上から光学顕微鏡による高倍率観察を行う場合がある。この場合、図５において、ビームスプリッタ１７やミラー１８等の光学誘導系である光学ヘッド２０を移動させて光学顕微鏡の対物レンズをカンチレバー１に接近させる。この際、レーザ光源６の図示しない電源スイッチを手動で切っていた。このため、レーザ光源６の電源を切り忘れたまま光学ヘッドを外して、作業を行うとレーザ光２６の乱反射により、レーザ光を人体に受光してしまう可能性があった。特に、外国の安全基準等においては、より安全なインターロックが要求されている場合がある。
【０００４】
なお、従来技術としては、観察光を遮断するシャッタを備えた光学顕微鏡一体型走査形プローブ顕微鏡がある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６６６０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする問題点は、不測の場合、光学ヘッド取り外したときにレーザ光が装置外部に漏れる可能性があることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、カンチレバーの探針と試料との間に作用する物理量を検出する走査形プローブ顕微鏡において、前記カンチレバーに光を照射する光源と、前記光を遮光する遮光手段と、前記光源からの光を前記カンチレバーに誘導する誘導手段と、前記カンチレバーからの前記光による反射光を検出する検出手段と、を備え、前記誘導手段を前記光の光路から除去することにより、前記遮光手段が前記光を遮光することを特徴とする走査形プローブ顕微鏡である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記遮光手段が前記誘導手段と係合する係合部材を有する遮光板である請求項１に記載した走査形プローブ顕微鏡であって、前記誘導手段を前記光の光路から除去することに応じて前記係合部材の係合が外れ、前記遮光板により遮光されることを特徴とした走査形プローブ顕微鏡である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記誘導手段が、前記光源から略水平方向に照射された前記光を略垂直方向に変換して前記カンチレバーに誘導するビームスプリッタと、前記反射光の方向を調整する反射鏡を有する請求項１又は２に記載した走査形プローブ顕微鏡である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記光がレーザ光である請求項１乃至３のいずれかに記載した走査形プローブ顕微鏡である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、光学ヘッドを取り外すことにより、遮光板のインターロックが解除されてレーザ光が確実に遮断されるため、不測の場合でもレーザ光が装置外部に漏れるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の構成を図１及び２を用いて説明する。図１は本発明による光学ヘッドを装着した走査形プローブ顕微鏡光学誘導部分の断面図である。図示しない走査形プローブ顕微鏡架台にはベース２１が設置されている。ベース２１中央には開口部が設けられており、開口部の下には自由端がＸＹＺ方向に走査自在なスキャナ３が設置されており、スキャナ３には試料２が着脱自在に置載されている。また、ベース２１には図示しないカンチレバーホルダを介してカンチレバー１が保持されており、カンチレバー１の自由端に設置された探針が試料２に対向している。
【００１４】
ベース２１右側にはレーザ放射開口部２５に面してレーザ光源６が設置されており、ベース２１左側には開口部に面してフォトダイオードである検出器７が設置されている。また、ベース２１中央の開口部を被うように、光学ベッド２０が着脱自在に置載されている。光学ヘッド２０には、ベース２１のレーザ光源６及び検出器７が面した開口部に対応した位置に開口部が設けられている。また、光学ヘッド２０にはビームスプリッタ１７及びミラー１８設置されている。光学ヘッド２０のビームスプリッタ１７上方にはフィルタガラスを用いた直上観察用窓１９が設けられている。
【００１５】
図２は、図１における矢視ＡＡである。シャッタ２３はシャッタ支点２７によりベース２１内側に回転自在に設置されている。また、シャッタ２３にはピン２２が設置されており、ベース２１の開口部を通って突起している。また、シャッタ２３には弦巻バネ２４が取り付られており、シャッタ２３がレーザ放射開口部２５を閉じるように力が加わっている。
【００１６】
以上、構成する各部について説明したが、次に動作について図１乃至４を用いて説明する。図１は、光学ヘッド２０が装着された状態である。光学ヘッド２０は着脱自在となっている。レーザ光源６から出たレーザ光２６は、レーザ放射開口部２５を通って、ビームスプリッタ１７により略９０度屈折され、カンチレバー１背面に照射する。カンチレバー１からの反射光はミラー１８で方向を調整され検出器７によって受光される。つまり、探針と試料２表面に作用する原子間力等の物理量をカンチレバー１の撓みを、その反射光を用いて検出器７で検出している。この光学検出系は光てこ法を利用したもので、カンチレバー１の微小な変位を検出器７上に拡大投影して検出している。検出器７には４分割検出器を使用し、それぞれの検出信号量の差を図示しない演算回路によって演算することで位置情報を得いる。つまり、カンチレバー１の先端が上下に変位し反射スポットの位置がずれると検出信号量の差の演算結果に変化が生じる。図示しない誤差増幅器はこの結果を受けて基準位置からの誤差が最小となる出力を図示しないスキャナ駆動電源（Ｚ駆動部）に送る。図６は走査形プローブ顕微鏡の制御ブロック図である。このフィードバック回路によって、例えばカンチレバー１が下方に変位した場合にはＺスキャナが縮み、カンチレバー１と試料２の間隔が保持される。このように走査形プローブ顕微鏡はカンチレバー１の探針と試料２間に作用する原子間力を一定に保持するフィードバック制御下で試料２表面上を走査し、この時のＺ駆動電圧を距離換算したデータに基づいて凹凸情報として画像化している。
【００１７】
図２は、図１における矢視ＡＡである。レーザ光源６からのレーザ光２６はレーザ放射開口部２５を通り光学ヘッド２０へ進入する。レーザ放射開口部２５はシャッタ２３により開閉自在であるが、光学ヘッド２０が装着されている時は、シャッタ２３に設置されているピン２２が、光学ヘッド２０により押し下げられ、シャッタ２３が開かれた状態となっている。
【００１８】
図３は、図１における光学ヘッド２０を外し、光学顕微鏡による直上観察をする時の図である。カンチレバー１が試料２のどの部分を走査しているのかを確認するため、図１における光学ヘッド２０を除去し、直上から光学顕微鏡２８による高倍率観察を行う場合がある。
【００１９】
図４は、図３における矢視ＢＢである。光学ヘッド２０が外され、シャッタ２３に設置されたピン２２がフリーとなり、シャッタ２３がバネ２４により上方に引っ張られ、機械的にレーザ放射開口部２５を閉じてレーザ光２６を遮断する。このため不測の場合でも、レーザ光２６がベース２１外部に出ることがない。
【００２０】
また、試料２、カンチレバー１、スキャナ３交換時も同様に、光学ヘッド２０を外して行うため、シャッタ２３が閉じてレーザ光２６が遮断される。これにより、より安全に作業を行うことができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、シャッタ２３はバネ２４とピン２２にて機械的に駆動しているが、ソレノイドスイッチで代替してもよい。また、シャッタ２３とレーザ光源６をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを連動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による光学ヘッドを装着した時の走査形プローブ顕微鏡光学誘導部分の断面図である。
【図２】図１における矢視ＡＡである。
【図３】本発明による光学ヘッドを除去した時の走査形プローブ顕微鏡光学誘導部分の断面図である。
【図４】図３における矢視ＢＢである。
【図５】従来技術による走査形プローブ顕微鏡光学誘導部分の断面図である。
【図６】本発明による走査形プローブ顕微鏡のブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  カンチレバー
２  試料
３  スキャナ
４  探針
５  加振用ピエゾ素子
６  レーザ光源
７  検出器
８  プレアンプ
９  ＦＭデモジュレータ
１０  エラーアンプ
１１  フィルタ
１２  アンプ
１３  Ｚピエゾドライバ
１４  ＸＹピエゾドライバ
１５  コンピュータ
１６  基準電圧
１７  ビームスプリッタ
１８  ミラー
１９  直上観察用窓
２０  光学ヘッド
２１  ベース
２２  ピン
２３  シャッタ
２４  バネ
２５  レーザ放射開口部
２６  レーザ光
２７  シャッタ支点
２８  光学顕微鏡
【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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