(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に探針を有するカンチレバーを保持可能な先端部とフランジを設けたフランジ部である後端部とを有するカンチレバー保持部と、前記カンチレバーを振動させるカンチレバー加振手段と、ベース部とを備え、
前記ベース部に設けられた開口内に前記カンチレバー保持部が収容され、前記ベース部における試料側と反対面に前記フランジが表出し、前記フランジと前記反対面の間に前記カンチレバー加振手段が介装されて前記カンチレバー加振手段のみによって前記カンチレバー保持部が支持される走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項２】
前記カンチレバー保持部は、前記フランジ部との間で着脱可能に保持される請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項３】
前記カンチレバー保持部は、前記フランジ部に固定されている請求項１に記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項４】
先端に探針を有するカンチレバーを保持可能な先端部と後端部とを有するカンチレバー保持部と、前記カンチレバーを振動させるカンチレバー加振手段と、ベース部とを備え、
前記ベース部における試料側と反対面に、前記ベース部に設けられた開口を覆うフランジ部が配置され、
前記カンチレバー加振手段は、前記フランジ部における前記開口に表出した部分に配置され、
前記カンチレバー保持部は、前記開口内に収容されて前記開口から表出する前記カンチレバー加振手段に保持され、
前記カンチレバー加振手段のみによって前記カンチレバー保持部が支持される走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項５】
先端に探針を有するカンチレバーを保持可能な先端部と後端部とを有するカンチレバー保持部と、前記カンチレバーを振動させるカンチレバー加振手段と、ベース部とを備え、
前記カンチレバー加振手段は、前記ベース部における試料側と反対面に、前記ベース部に設けられた開口を覆って配置され、
前記カンチレバー保持部は、前記開口内に収容されて前記開口から表出する前記カンチレバー加振手段に保持され、
前記カンチレバー加振手段のみによって前記カンチレバー保持部が支持される走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項６】
前記カンチレバー保持部は、前記カンチレバー加振手段との間で着脱可能に保持される請求項４又は５に記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項７】
前記カンチレバー保持部は、前記カンチレバー加振手段に固定されている請求項４又は５に記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項８】
前記ベース部は透過性部材からなり前記試料側に突出する突出部を有すると共に、前記突出部の先端は試料が浸漬された液体に接し、前記ベース部よりも表面積の小さい平面部を有する請求項１〜７のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項９】
前記突出部は前記カンチレバーの変位を検出するレーザ光の光路をなし、前記カンチレバーの先端が前記平面部の前面に位置して前記レーザ光を反射させる請求項８に記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項１０】
前記カンチレバーは、自己の変位を検出するための変位検出手段を備えている請求項１〜９のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項１１】
前記カンチレバー保持部の質量が前記ベース部の質量より小さい請求項１〜１０のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項１２】
前記カンチレバー加振手段が前記ベース部と接触している場合はその接触部に、前記カンチレバー加振手段が前記フランジ部を介して前記ベース部に接触している場合は前記カンチレバー加振手段と前記フランジ部との接触部及び／又は前記フランジ部と前記ベース部との接触部に、振動吸収体を介装した請求項１〜１１のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項１３】
前記カンチレバーをさらに含む請求項１〜１２のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダを備えた走査型プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端に探針を有するカンチレバーを試料に近接又は接触させて試料の観察や測定を行う走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ及びそれを備えた走査型プローブ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡として、カンチレバーの先端に取付けた探針を試料表面に近接又は接触させ、両者の間の原子間力を一定に保って試料の表面形状を測定するコンタクト・モードを利用した原子間力顕微鏡が知られている。
又、カンチレバーをピエゾ素子等によって共振周波数近傍で強制振動させ、探針を試料に近接させた時に、両者の間の間欠的な接触によって探針の振幅が減衰するのを利用して試料の形状を測定する方法（以下、適宜「ダイナミック・フォース・モード（ＤＦＭ測定モード）」という）も知られている。この方法は、探針が試料に及ぼす力がコンタクト・モードより低く、生体サンプルや高分子サンプルなどを損傷を与えずに測定できるという利点がある。
【０００３】
さらに、細胞やＤＮＡ等の生体サンプルや高分子サンプルを溶液中で観察するために、試料を浸漬した液体に透明板を接しさせ、液中にレーザ光を安定して導入することにより、液中のカンチレバーの変位を精度よく検出する走査型プローブ顕微鏡が開示されている（特許文献１〜３参照）。
このうち、特許文献１には、ガラスベースブロック３４に圧電素子４を介してカンチレバー固定部５を接着固定し、カンチレバー固定部５に固定されたカンチレバー６を強制振動させると共に、圧電素子４を液中に浸漬して試料の測定を行うことが記載されている。この際、圧電素子４をシリコンシール材で防水処理して電気的ショートを防止する。
特許文献２には、カンチレバーを固定する保持部材８の基端を圧電振動素子１０を介してホルダ４に取付け、カンチレバーを強制振動させると共に、保持部材８と独立して透明板１１をホルダ４に取付けた構造が記載されている。
又、特許文献３には、ガラス製ホルダ２１５の先端にカンチレバー２１０を取付け、ホルダ２１５の基部に圧電素子２１７を配し、ホルダ２１５全体を振動させてカンチレバーを強制振動させる構造が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９１００２号公報（図５、段落００４８）
【特許文献２】特開２００３−３２９５６５号公報（図１）
【特許文献３】国際公開第０３／０２８０３６号パンフレット（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１記載の技術の場合、試料を浸漬した液体側に圧電素子が配置され、圧電素子を液中に浸漬して測定を行うため、以下の問題がある。つまり、ピエゾ素子等の圧電素子をシリコーン等のモールド剤で被覆しても、試料を浸漬する溶液としてリン酸バッファ溶液や、酸、アルカリなどを用いた場合にモールド剤が溶けて圧電素子に不具合が生じたり、モールド剤が溶液に混入して試料の変質が発生する可能性がある。
【０００６】
又、特許文献２記載の技術の場合、透明板とホルダとが分離して構成されており、圧電素子を溶液中に浸漬させないためには、ホルダから保持部材先端までの長さを長くする必要がある。この場合、光てこ光学系の光路長も長くなるため、光学系を構成する部材も大型化し、剛性が低下し分解能が低下する。また、ホルダから保持部材までの長さが長いと、ホルダの上方からカンチレバーの先端や試料を光学顕微鏡で観察する場合に、作動距離の短い対物レンズでの観察が不可能となり、高倍率で高分解能な光学顕微鏡観察ができなくなる。さらに、圧電素子が溶液に濡れないようにするためには、少なくとも保持部材の周囲を囲み、かつ光てこ光学系の光路も含む領域に透明板を設置する必要がある。この場合、透明板が溶液に接する面積が多くなるために多量の溶液が必要となり、３次元スキャナ上に載せられる試料の量も増えて重くなるため、３次元スキャナの共振周波数が低下し走査スピードや分解能の低下を引き起こす。さらに、溶液が高価な場合にはコストアップにつながる。
【０００７】
又、特許文献３記載の技術の場合、溶液によって圧電素子に不具合が生じる問題は少ないが、ホルダ全体を振動するため、ホルダに搭載された各種測定部品や溶液が大きく振動し、カンチレバーの共振以外の振動ピークが発生したり、カンチレバーの共振ピークの検出を難しくして、測定感度を低下させる問題がある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、カンチレバー加振手段の劣化を防止すると共に、カンチレバーホルダ全体の振動を低減して測定精度を向上させた走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ、及びそれを備えた走査型プローブ顕微鏡の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダは、先端に探針を有するカンチレバーを保持可能な先端部とフランジを設けたフランジ部である後端部とを有するカンチレバー保持部と、前記カンチレバーを振動させるカンチレバー加振手段と、ベース部とを備え、前記ベース部に設けられた開口内に前記カンチレバー保持部が収容され、前記ベース部における試料側と反対面に前記フランジが表出し、前記フランジと前記反対面の間に前記カンチレバー加振手段が介装されて前記カンチレバー加振手段のみによって前記カンチレバー保持部が支持される。
【０００９】
これらの構成とすると、カンチレバー加振手段がベース部上面に位置しているため、カンチレバー保持部を液中に浸漬して測定してもカンチレバー加振手段が液に浸漬せず、カンチレバー加振手段に不具合が生じたり、カンチレバー加振手段の成分が溶液に混入して試料が変質するおそれがなくなる。
又、カンチレバー保持部がカンチレバー加振手段のみによってベース部に支持され、ベース部に接触していない。従って、カンチレバー加振手段によってカンチレバーを共振周波数近傍で強制振動させ、ＤＦＭ測定モードで測定を行う際、ベース部と別体のカンチレバー保持部のみを振動させればよい。そのため、ホルダ全体を振動させる必要がなく、各種測定部品や溶液が振動し、カンチレバーの共振以外の振動ピークが発生したり、カンチレバーの共振ピークの検出を難しくして、測定感度を低下させる不具合が生じない。
【００１０】
前記カンチレバー保持部がフランジを設けたフランジ部である後端部を有する場合は、そのフランジ部と前記カンチレバー加振手段との間で着脱可能に保持されてもよい。
このようにすると、カンチレバー保持部が着脱可能であるので、モジュールとして交換することができ、保守管理が容易となる。さらに、カンチレバー保持部とフランジ部（又はカンチレバー加振手段）との接続位置がベース部の表面と同等であるので、自己検知型カンチレバーを用いて電気的手法で検出する場合に、外部回路との電気的接点を溶液に浸すことがなくなる。
【００１１】
前記カンチレバー保持部がフランジ部を有さずにカンチレバー加振手段に保持される場合には、前記カンチレバー加振手段に固定されていてもよい。
【００１２】
前記ベース部は透過性部材からなり前記試料側に突出する突出部を有すると共に、前記突出部の先端は試料が浸漬された液体に接し、前記ベース部よりも表面積の小さい平面部を有してもよい。
このような構成とすると、カンチレバーの撓みを検出するレーザ光は、突出部を光路として通過し、突出部先端の平面部で液面と表面張力により接してカンチレバー２背面に照射される。このため、ベース部と液面との間に空気層が介在して液面に波等が生じ、レーザ光の進行に影響を与えることを防止し、コヒーレントな光が得られる。
又、カンチレバーの撓みをレーザ光で検出しない場合であっても、突出部を介して液体内の試料を観察し易くなるので、カンチレバーの位置決めや測定中の試料の観察が容易となる。
さらに、突出部の先端に位置する表面部の表面積がベース部の表面積よりも小さいため、溶液の量が少なくても測定が可能となる。又、３次元スキャナ上に載せられる試料の量も少なくて済むため、高速で高分解能測定が可能となる。さらに、溶液が高価な場合にもコストアップにならなくて済む。
【００１３】
前記突出部は前記カンチレバーの変位を検出するレーザ光の光路をなし、前記カンチレバーの先端が前記平面部の前面に位置して前記レーザ光を反射させてもよい。
このような構成とすると、ベース部と液面との間に空気層が介在して液面に波等が生じ、レーザ光の進行に影響を与えることを防止し、コヒーレントな光が得られ、液体中での測定精度が向上する。さらに、ベース部からカンチレバー保持部の長さを短くしても、従来のように溶液中にカンチレバー加振手段が浸漬することがないので、カンチレバーホルダや光てこ光学系をコンパクトに構成することが可能となり、装置の剛性を高め、高速で高分解能の測定が可能となる。
【００１４】
前記カンチレバーは、自己の変位を検出するための変位検出手段を備えていてもよい。
このような構成とすると、カンチレバーの撓みをレーザ光で検出する光てこ光学系に比べ、光学系の機器が不要となり、装置がコンパクトとなると共に操作性が向上し、安価となる。
【００１５】
前記カンチレバー保持部の質量が前記ベース部の質量より小さいことが好ましい。
このような構成とすると、カンチレバーホルダ（ベース部）の質量が大きいために、カンチレバー保持部の振動によるカンチレバーホルダ（ベース部）の振動を少なくし、測定精度が向上する。
【００１６】
前記ベース部と前記カンチレバー加振手段との間に振動吸収体が介装されていることが好ましい。
このような構成とすると、カンチレバー加振手段からの振動がカンチレバーホルダ（ベース部）に伝わり難くなり、カンチレバーホルダ（ベース部）の振動を少なくし、測定精度が向上する。
本発明の走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダが前記カンチレバーをさらに含んでもよい。
【００１７】
本発明の走査型プローブ顕微鏡は、前記走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、カンチレバー加振手段の劣化を防止すると共に、カンチレバーホルダ全体の振動を低減して測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の走査型プローブ顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダは、カンチレバー保持部がカンチレバーを保持可能な先端部を有していればカンチレバーを構成に含んでいなくてもよく、又、カンチレバー保持部にカンチレバーが保持されたものも本発明に含む。
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す断面図である。
図１において、走査型プローブ顕微鏡１００は、アクチュエータである３軸微動機構（ＸＹＺ並進機構）３０、３軸微動機構３０上に固定された試料ステージ（液中セル）３１、試料ステージ３１上に配置された枠体３２、枠体３２上に位置する筐体３４、制御部６０、枠体３２の開口上に取付けられ試料ステージ３１の上に位置する走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０とを備えている。
筐体３４内には、半導体レーザ５１、ビームスプリッタ５２、ミラー５３、たわみ検出器（４分割フォトディテクタ）５４、プリアンプ５６が配置されている。半導体レーザ５１〜プリアンプ５６に至る構成を、適宜「光てこ光学系」と称する。
【００２０】
詳しくは後述するが、走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０は、先端に探針２ａを有するカンチレバー２と、先端部にカンチレバー２を片持ち式に保持するカンチレバー保持部４と、カンチレバーを共振周波数近傍の周波数で振動させるカンチレバー加振手段（圧電素子）６と、振動吸収体７と、ベース部８とを備えている。
液中セル３１内には溶液２１０中に浸漬された試料２００が保持され、探針２ａは試料２００の表面に近接して溶液２１０内に浸漬されている。
【００２１】
３軸微動機構３０は、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸（ＸＹ平面が図１の紙面に垂直な面であり試料表面、Ｚ軸が図１の上下方向）に変位する円筒型圧電素子からなり、円筒型圧電素子の撓み変形と伸び変形により試料表面内（ＸＹ方向）でのスキャンと、試料２００と探針２ａとの距離（Ｚ方向）の制御を行う。圧電素子は、電界を印加すると結晶がひずみ、外力で結晶を強制的にひずませると電界が発生すると素子であり、圧電素子としては、セラミックスの一種であるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を一般に使用することができるがこれに限られない。
制御部６０は例えばパーソナルコンピュータ等からなり、走査型プローブ顕微鏡１００の動作を制御するための制御基板６２、プロセッサ（ＣＰＵ：中央制御処理装置）６４、及び図示しないＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段、インターフェース、操作部等を有する。
【００２２】
次に、図２を参照して走査型プローブ顕微鏡１００による測定動作の一例を説明する。
まず、カンチレバー加振手段６に交流信号を印加し、カンチレバー２に共振周波数近傍の周波数で一定振幅の振動を与える。次に、粗動機構（図示せず）によりカンチレバー２と試料２００を近接させた後、さらに３軸微動機構３０により、試料２００と探針２ａ間を充分に接近させる。このようにすると、試料２００と探針２ａ間に働く原子間力などの力や、さらに探針２ａを近付けた場合の間欠的な接触力により、カンチレバー２の振幅や位相が変化（減衰）する。
カンチレバー２の振幅や位相の変位は、光てこ光学系により検出される。つまり、半導体レーザ５１から横方向に出射されたレーザ光は、ビームスプリッター５２で直角に曲げられ、Ｚ軸方向の真上からカンチレバー２背面（上面）に照射される。カンチレバー２は斜めに配置されており、レーザ光はカンチレバー上面でミラー５３に反射され、４分割フォトディテクタ５４に入射する。４分割フォトディテクタ５４上に入射したレーザ光のスポットは、カンチレバー２の振幅や位相の変位に応じてディテクタ面内を動くので、４分割された各フォトディテクタ面の差分を検出することにより、カンチレバー２の振幅や位相の変位を検出することができる。
【００２３】
カンチレバー２の振幅や位相に応じて４分割フォトディテクタ５４で検出された交流信号は、プリアンプ５６を経由して制御部６０内に設けられたＲＭＳ検出器（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：二乗平均根）５７により交流たわみ検出器信号の二乗平均根値として測定される。
たわみ検出器５４としては、４分割フォトディテクタの代わりに２分割フォトディテクタ等の他の光センサを用いてもよい。
【００２４】
ここで、カンチレバー２の振幅や位相の変化（減衰）は探針と試料との距離に依存するため、あらかじめ振幅や位相の目標値を設定しておき、試料と探針間が一定距離になるよう制御しながらＸＹ方向に走査することにより、試料表面の凹凸像を測定する。
この制御は次のように行う。まず、ＲＭＳ検出器５７からの値に基づき、フィードバック回路６２Ｂ１によりＺ軸方向のフィードバック量（Ｚ電圧）を算出し、この値がプロセッサ６４に入力される。プロセッサ６４は、この値に基づき、３軸微動機構（ＸＹＺ並進機構）３０のＺ軸圧電素子を駆動し、試料と探針間（Ｚ方向）を一定距離に保つ。
一方、ＸＹ走査信号発生部６２Ｂ２はプロセッサ６４の指示により、試料２００をＸＹ方向へ微動させるための微動信号を３軸微動機構３０へ供給し、試料を探針に対してＸＹ方向に所定量走査させることで試料２００表面の３次元画像を生成する。
なお、フィードバック回路６２Ｂ１、ＸＹ走査信号発生部６２Ｂ２は制御基板６２上に実装されるハードウェアである。
【００２５】
次に、図１に戻り、走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０の構成について詳細に説明する。
ベース部８は、枠体３２の開口よりやや大きく矩形状の金属製外枠ベース部８ｂと、外枠ベース部８ｂに囲まれるガラス製の内側ベース部８ａとを備える。内側ベース部８ａの中央よりやや左側には、ベース部下面８１から試料２００側に突出する略角柱状の突出部８ａｘが形成され、突出部８ａｘの先端は平面部８ａｓを有する。平面部８ａｓは、試料２００とカンチレバー２を接近させた際に、溶液２１０の液面と表面張力により接して液体層を形成させ、溶液２１０中にカンチレバー２を浸漬させる機能を有する。
これにより、ビームスプリッタ５３で曲げられたレーザ光は、ガラス製の内側ベース部８ａの突出部８ａｘを光路として通過し、液体層を介してカンチレバー２背面に照射される。このため、突出部８ａｘと液面との間に空気層が介在して液面に波等が生じ、レーザ光の進行に影響を与えることを防止し、コヒーレントな光が得られる。
【００２６】
一方、突出部８ａｘに隣接して内側ベース部８ａの右側には、矩形状の開口８ａｙが形成され、開口８ａｙ内には内側ベース部８ａに触れないようにカンチレバー保持部４が収容されている。カンチレバー保持部４は、開口８ａｙよりやや小径の略角柱状をなし、カンチレバー保持部４の先端部４ａが（図１の右から左に下がるように）斜めに傾斜し、取付けられたカンチレバー２の背面からレーザ光を反射させるようになっている。カンチレバー２は、例えばバンド等によって先端部４ａに押えるようにして取付けることができる。
カンチレバー保持部４の先端部４ａは、内側ベース部８ａの平面部８ａｓとほぼ同じ高さに配置され、カンチレバー２の先端が平面部８ａｓの前面（試料２００側）に位置してレーザ光を反射させるようになっている。
カンチレバー保持部４は、溶液中に浸漬しても変質したり成分を溶出しないよう、耐薬品性のあるセラミックやテフロン（登録商標）樹脂等からなることが好ましい。
【００２７】
カンチレバー保持部４の後端部には、筒面から横（図１の右方向）に延びるフランジ部４ｂが形成され、ベース部における試料２００側と反対面（上面）８２にフランジ部４ｂが表出している。そして、フランジ部４ｂ下面とベース部上面８２との間にカンチレバー加振手段６が介装され、カンチレバー加振手段６のみによってカンチレバー保持部４が支持されている。カンチレバー加振手段６は、例えば交流信号によって上下に振動する圧電素子等からなり、エポキシ系接着剤等によってフランジ部４ｂ下面とベース部上面８２とに接着固定されている。
又、第１の実施形態においては、ベース部上面８２とカンチレバー加振手段６との間に振動吸収体７が介装されている。振動吸収体７としては、例えば防振ゴムシートや樹脂材料等が用いられる。
【００２８】
図３は、第１の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０の上面図である。矩形状の外枠ベース部８ｂの内側に内側ベース部８ａが配置され、ベース部８ａの中心線Ｃより左側の中央に略角柱状の突出部８ａｘが形成されている。但し、突出部８ａｘのうち中心線Ｃに接する側面は垂直になっているが、他の３つの側面は先端に向かって細くなって平面部８ａｓに繋がっている。
一方、中心線Ｃより左側の中央には、中心線Ｃに接して矩形状の開口８ａｙが形成され、開口８ａｙ内にカンチレバー保持部４が収容されている。そして、開口８ａｙのうち中心線Ｃを除く３方を囲むように、コの字形のカンチレバー加振手段６が配置され、カンチレバー加振手段６上にカンチレバー加振手段６を覆うようにフランジ部４ｂが延びている。
【００２９】
このように、中心線Ｃ側にカンチレバー加振手段６を形成せず、中心線Ｃに接するように開口８ａｙと突出部８ａｘを形成することにより、カンチレバー保持部４が突出部８ａｘに近接し、突出部８ａｘ先端の平面部８ａｓの前面にカンチレバー保持部４先端のカンチレバー２を位置させることができる。このため、カンチレバー加振手段６がレーザ光の光路をさえぎることがない。
又、開口８ａｙのうち中心線Ｃを除く３方にカンチレバー加振手段６を配置することで、カンチレバー加振手段６がカンチレバー保持部４を３方から加振するので、例えばカンチレバー保持部４を一方のみから加振する場合に比べて振動を効率よく伝えることができる。
【００３０】
以上のように、本発明の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダによれば、カンチレバー加振手段６がベース部上面８２に位置しているため、カンチレバー保持部４を液中に浸漬して測定してもカンチレバー加振手段６が液に浸漬せず、カンチレバー加振手段６に不具合が生じたり、カンチレバー加振手段６の成分が溶液に混入して試料が変質するおそれがなくなる。
そして、カンチレバー加振手段６の防水処理を省略することもでき、試料を浸漬する溶液の種類を制限する必要もない。例えば、本発明の実施形態においては、生体試料測定用のリン酸バッファ液、生理食塩水や、電気化学反応測定用の酸、アルカリ等の溶液であっても使用できる。
【００３１】
又、本発明の実施形態において、カンチレバー保持部４がカンチレバー加振手段６のみによってベース部８に支持され、ベース部８に接触していない。従って、カンチレバー加振手段６によってカンチレバー２を共振周波数近傍で強制振動させ、ＤＦＭ測定モードで測定を行う際、ベース部８と別体のカンチレバー保持部４のみを振動させればよい。そのため、ホルダ全体を振動させる必要がなく、各種測定部品や溶液が振動し、カンチレバーの共振以外の振動ピークが発生したり、カンチレバーの共振ピークの検出を難しくして、測定感度を低下させる不具合が生じない。
さらに、本発明の実施形態によれば、ベース部８からカンチレバー保持部４の長さを短くしても、従来のように溶液中にカンチレバー加振手段６が浸漬することがないので、カンチレバーホルダや光てこ光学系をコンパクトに構成することが可能となり、装置の剛性を高め、高速で高分解能の測定が可能となる。
【００３２】
ここで、カンチレバーの共振ピークの検出制御法として、Ｑ値制御がある。Ｑ値とは、カンチレバーの共振周波数に対する共振ピークの鋭さを示すパラメータであり、ＤＦＭ測定モードにおける力勾配の検出感度に影響を与える。そして、Ｑ値が高い程、測定感度の向上や、液中でのＤＦＭ測定モードの高分解能化を図ることができる。Ｑ値制御は、ＲＭＳ検出器５７からの値に基づき、カンチレバーの共振ピーク付近の振幅や周波数を検出し、これらの情報から所定の関数でＱ値の最適化を行う。
ところが、液中では粘性のためにＱ値が低下したり、カンチレバー加振手段６の振動が伝わり難くカンチレバーの共振ピークが小さくなるという問題がある。従って、カンチレバーの共振以外の振動ピークが発生すると、カンチレバーの共振ピークとの区別が困難となり、Ｑ値制御がし難くなる。
そこで、上記したようにカンチレバーの共振以外の振動ピークを低減することで、Ｑ値制御が容易となる。
【００３３】
さらに、本発明の実施形態によれば、カンチレバーホルダ全体を振動させなくてよいため、カンチレバー加振手段６の振幅を小さくでき、試料ステージ３１やカンチレバーホルダの振動が少なくなり、余計な振動が発生せず、測定感度が向上する。
【００３４】
なお、カンチレバーホルダ（ベース部）の振動を少なくする観点から、カンチレバー保持部４の質量をベース部８の質量より小さく（軽く）することが好ましい。又、ベース部上面８２とカンチレバー加振手段６との間に振動吸収体７を介装すると、カンチレバー加振手段６からの振動がホルダ（ベース部）に伝わり難くなるので好ましい。
【００３５】
なお、上記した突出部８ａｘを設け、突出部の先端に平面部８ａｓを形成して試料が浸漬された液体に接しさせると次のような効果が生じる。つまり、溶液中の試料を測定する場合、測定に最低限必要な溶液の量は、（１）平面部８ａｓの表面積と、（２）探針２ａを測定位置まで近づけた際、試料２００の表面から平面部８ａｓまでの高さ、の２つで決まる空間内の容積であり、必ずしも液中セル３１全体を溶液に浸漬させる必要がなくなり、溶液の量が少なくても測定が可能となる。又、３次元スキャナ上に載せられる試料の量も少なくて済むため、３次元スキャナの共振周波数が低下することなく高速で高分解能測定が可能となる。さらに、溶液が高価な場合にもコストアップにならなくて済む。
このような効果を生じさせるため、平面部８ａｓの表面積をベース部８全体の表面積より小さくする。
【００３６】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明の第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーの撓みの検出方式として、上記した光てこ光学系の代わりに、カンチレバー自体が撓みを検出する「自己検知型カンチレバー」を用いる点が相違し、フランジを含む部分が相違するが、その他の大部分の構成は相違しない。従って、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡のうち、第１の実施形態と同一部分を同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図４において、走査型プローブ顕微鏡１００Ｂは、アクチュエータである３軸微動機構（ＸＹＺ並進機構）３０、３軸微動機構３０上に固定された試料ステージ３１、試料ステージ３１上に配置された枠体３２、枠体３２上に位置する筐体３４、制御部６０Ｂ、枠体３２の開口上に取付けられ試料ステージ３１の上に位置する走査型プローブ顕微鏡用ホルダ１０Ｂとを備えている。
制御部６０Ｂは、第１の実施形態における制御部６０と同様なパーソナルコンピュータ等からなり、走査型プローブ顕微鏡１００Ｂの動作を制御するための制御基板６２Ｂ、プロセッサ（ＣＰＵ：中央制御処理装置）６４Ｂ、及び図示しないＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段、インターフェース、操作部等を有する。
試料ステージ３１には試料２００Ｂが設置されている。
【００３８】
走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０Ｂは、先端に探針２０ａを有するカンチレバー２０と、先端部にカンチレバー２を片持ち式に保持するカンチレバー保持部４２と、フランジ部４４と、カンチレバーを共振周波数近傍の周波数で振動させるカンチレバー加振手段（圧電素子）６Ｂと、振動吸収体７Ｂと、ベース部８０とを備えている。
カンチレバー保持部４２は、ベース部８０の矩形状開口８０ｙより断面が小径の角柱状をなし、第１の実施形態のカンチレバー保持部４においてフランジ部４ｂが形成されていないものに相当する。矩形状のフランジ部４４は、ベース部８０における試料側と反対面（上面）８２０に、開口８０ｙを覆うように配置されている。カンチレバー加振手段６Ｂは、フランジ部４４下面の周縁と反対面８２０との重なり部分に介装されている。
そして、カンチレバー保持部４２の後端面（上面）は開口８０ｙ内に収容され、開口８２から表出するフランジ部４４の下面に着脱可能に保持され、カンチレバー加振手段６Ｂのみによってカンチレバー保持部４２が支持されるようになっている。
【００３９】
ベース部８０は金属製であり、第１の実施形態のベース部８のように、透過性部材からなる突出部を有していない。これは、カンチレバー２０が自己検知型カンチレバーであるため、カンチレバーの撓みを検出する光学系が不要なためである。但し、カンチレバーを試料に対して位置決めする際に、カンチレバーを上方から観察できると便利であるため、必要に応じてベース部８０に窓を設けると好ましい。又、溶液中の試料を観察する場合には、第１の実施形態のように透過性部材からなる突出部を設け、液面と表面張力により接しさせると、溶液表面の波等によって観察が妨げられないので好ましい。又、突出部を設けることで、光てこ用のカンチレバーホルダと兼用することも可能となる。
【００４０】
次に図５を参照して、カンチレバー２０の構成について説明する。図５はカンチレバー２０の上面図である。カンチレバー２０は自己検知型カンチレバーであり、このタイプのカンチレバーは、例えば特開平１１−８３８７４号公報、特開平１１−１０１８１０号公報等に記載されている。
カンチレバー２０は、厚板状のシリコン基板２２の上に薄板状のシリコン基板２１を積層し、これらの積層体２３の後端をセラミック基板２４で保持して構成されている。積層体２３の先端は積層体２３から突き出す片持ち梁２９になっていて、片持ち梁２９の自由端（先端）に探針２０ａが（図２の紙面裏側へ）形成されている。
【００４１】
片持ち梁２９には、ピエゾ抵抗体等の抵抗体が変位検出手段として設けられ、シリコン基板２１の探針２０ａが形成された主面の領域Ｒには、この抵抗体に電気的に接続される電極が設けられる。領域Ｒより後端には後述する検知回路の電源ライン用および信号ライン用のボンディングパッド２６が形成されおり、領域Ｒに設けられた電極とボンディングワイヤで接続されている。さらに、セラミック基板２４の表面には、複数のリード２５が形成され、各リード２５はセラミック基板２４の後端（積層体２３と反対側の端）に延びて電極端子２５ａ（図では４個）に接続されている。又、各リード２５の他端にはボンディングパッド２５ｂが形成され、ボンディングパッド２６とボンディングワイヤ２８で接続されている。
又、ボンディングワイヤ２８および各ボンディングパッド２６，２５ｂには樹脂モールド２７が施され、耐食性を付与している。
【００４２】
片持ち梁２９に設けられる抵抗体は、例えばｎ型のシリコン基板２１の表面に、Ｕ字状にｐ型又はｎ型の不純物イオンを選択的に注入し、ｐ＋（ｎ＋）のピエゾ抵抗体として形成して製造することができる。各リード２５や動作用電極端子２５ａ等は公知のペースト印刷や蒸着等によって形成することができるがこれに限られない。
そして、液体中の試料の測定に用いる場合には、表面を保護するシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）又は窒化シリコン膜２１２を、電極上に形成すると好ましい。
【００４３】
次に図６を参照して、走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０Ｂの構成について詳細に説明する。図６は、図４の部分拡大図である。
図６において、ベース部８０は、枠体３２の開口よりやや大きい矩形状をなし、ベース部８０の中央には、矩形状の開口８０ｙが形成され、開口８０ｙ内にはベース部８０に触れないようにカンチレバー保持部４２が収容されている。
そして、カンチレバー保持部４２の後端部４２ｂの上面が開口８０ｙ内に収容され、開口８２から表出するフランジ部４４の下面に着脱可能に保持され、カンチレバー加振手段６Ｂのみによってカンチレバー保持部４２が支持されるようになっている。
【００４４】
カンチレバー保持部４２の先端部４２ａは（図６の右から左に下がるように）斜めに傾斜し、先端部４２ａにカンチレバー２０が斜めに取付けられ、カンチレバー２０先端の探針２０ａが最も下側（試料２００Ｂ側）に位置するようになっている。
一方、カンチレバー保持部４２の後端部４２ｂは平面になっていて、フランジ部４４の下面に形成された位置決めピン４６を嵌挿することにより、フランジ部４４の下面に固定される。
なお、カンチレバー保持モジュール４２のフランジ部４４への固定は、ステンレス等の耐食性の金属バンドや、樹脂バンド、ワイヤーなどにより、カンチレバー２０の上からベース部８０下面へ向かって押さえつけるようにしてもよい。
又、カンチレバー２０の電極端子２５ａは、カンチレバー保持部４２の先端部４２ａ表面に形成されたリード４７に接続されている。さらに、カンチレバー保持部４２の軸方向にスルーホール４２ｘが貫通している。そしてリード４７は、スルーホール４２ｘを介して、カンチレバー保持部４２の後端部４２ｂに形成された第２電極端子４２ｙに接続している。
【００４５】
なお、この実施形態では、カンチレバー２０はカンチレバー保持部４２の先端部４２ａに接着固定され、カンチレバー２０表面に露出した電気回路（電極端子２５ａや各リード２５等）はエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等のモールド剤４９によってモールドされ、溶液等に対する耐食性を付与されている。
又、カンチレバー保持部４２は、溶液中に浸漬しても変質したり成分を溶出しないよう、耐薬品性のあるセラミックやテフロン（登録商標）樹脂等からなることが好ましい。
そして、カンチレバー２０が消耗した場合は、カンチレバー保持部４２ごとモジュールとして交換することができるので、保守管理が容易となる。
【００４６】
一方、フランジ部４４は、開口８０ｙより大径の略矩形状をなし、ベース部８０の試料２００Ｂ側と反対面（上面）８２０に、開口８０ｙを覆うように配置されている。そして、フランジ部４４下面の周縁と、反対面８２０における開口８０ｙ周縁との間に重なり部分が生じ、この重なり部分にカンチレバー加振手段６Ｂが介装されている。
カンチレバー加振手段６Ｂは、例えば交流信号によって上下に振動する圧電素子等からなり、エポキシ系接着剤等によってフランジ部４４下面とベース部上面８２０とに接着固定されている。従って、フランジ部４４は、カンチレバー加振手段６Ｂのみによって支持され、ベース部８０に接触していない。
なお、この実施形態においても、カンチレバー加振手段６Ｂとベース部上面８２０との間に振動吸収体７Ｂが介装されている。
【００４７】
そして、ベース部８０の試料２００Ｂ側から開口８０ｙ内にカンチレバー保持部４２を挿入し、開口８０ｙから表出するフランジ部４４の下面に形成された位置決めピン４６をカンチレバー保持部４２の後端部４２ｂに嵌挿することにより、カンチレバー保持部４２がフランジ部４４の下面に固定される。
このようにして、カンチレバー保持部４２は、フランジ部４４を介してカンチレバー加振手段６Ｂに支持され、ベース部８０に接触していない。
なお、フランジ部４４の下面には電極端子４４ｙが形成され、カンチレバー保持部４２を固定した際に電極端子４２ｙ、４４ｙ同士が電気的に接続され、カンチレバー２０の電極端子２５ａからの信号がフランジ部４４側から外部に取り出される。
電極端子４４ｙは外部に配置された検知回路（図示せず）に接続されている。この検出回路からカンチレバー２０に設けられた抵抗体までの回路により変位検出機構が構成される。この検知回路ではカンチレバー２０に設けられた抵抗体に電圧を印加して片持ち梁の撓み量に応答した抵抗値の変化を出力電圧から検出することにより撓み量が測定される。
なお、カンチレバー２０はセラミック基板２４を介してカンチレバーモジュール４２に固定されているが、セラミック基板２４を用いずに、シリコン基板２３と片持ち梁２９と探針２０ａとボンディングパット２６からなるカンチレバー素子単体を直接、カンチレバーモジュールの先端部４２ａに接着固定して、ボンディングパット２６とリード２７を直接接続してもよい。
【００４８】
カンチレバー保持部４２において、カンチレバー２０の電極端子２５ａと第２電極端子４２ｙとの接続構造は上記したスルーホールに限定されず、例えばリード、導線、棒状の金属端子や、後述するＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等とすることができる。
また位置決めピンを電気コネクタとして使用して、外部の回路に接続してもよい。この場合には、位置決めピンをピン形状ではなくソケット形状としてもよい。
カンチレバー保持部４２の軸方向の長さや断面形状も特に限定されない。
【００４９】
図７は、図６におけるカンチレバー保持部４２とフランジ部４４との電気的接続構造としてＦＰＣを用いた場合を示す。図７において、カンチレバー保持部４２とフランジ部４４の構成自体は、図６の場合と同一であるので、同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
図７（ａ）において、カンチレバー２０の動作用電極端子２５ａは、カンチレバー保持部の先端部４２ａから表出し、長尺状のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）４２ｚの一端に形成された端子部（図示せず）に接続されている。ＦＰＣ４２ｚは、４個の動作用電極端子２５ａにそれぞれ接続される上記端子部と、端子部からそれぞれ延びる導線部とを銅箔状に形成し、ポリイミド等の樹脂フィルムでラミネートした構成を有するため、溶液や腐食性ガスに侵されない。
【００５０】
ＦＰＣ４２ｚは、カンチレバー保持部４２の長手（軸）方向の長さと同等以上の長さを有し、他端に外部接続用端子となるコネクタ端子４２ｚ１が設けられており、カンチレバー保持部の後端部４２ｂに電極端子が配置されていない。このようにして、動作用電極端子２５ａと外部接続用端子４２ｚ１が電気的に接続され、外部に入出力されるようになっている。
なお、ＦＰＣ４２ｚの長さをカンチレバー保持部４２の長さと同等以上とすることで、外部配線１１０の先端の外部端子（外部コネクタ）１１１との接続位置をカンチレバー保持部の後端部近傍とすることができ、第１の実施形態と同様に、カンチレバーから離れたカンチレバー保持部の後端部に端子が表出するだけで済み、カンチレバー近傍で溶液に触れてリーク電流が発生するのを防止することができる。
カンチレバーモジュールの長さが長い場合、スルーホール導体をメッキ形成するのは難しいが、ＦＰＣ４２ｚを用いることで動作用電極端子２５ａとの接続構造の製造が容易となる。
なお、ＦＰＣ４２ｚは可撓性を有しているため、位置決め機能がない。従って、この実施形態では、別途位置決め機構（例えば位置決めピン４６とピン孔４２ｅや、段部）を、カンチレバー保持部の後端部４２ｂとフランジ部の下面とに設ける必要がある。
【００５１】
また、図７（ｂ）に変形例として示すように、電気的接続構造としてＦＰＣを用いる場合に、上記図５のカンチレバー２０において積層体２３をセラミック基板２４で保持せず、ＦＰＣのコネクタ４２ｚ１と反対の一端のＦＰＣを構成する樹脂フィルム上に、積層体２３の背面（探針２０ａが設けられている面と反対の面）を固着し、積層体２３上のボンディングパッド２６にＦＰＣ４２ｚの端子部（コネクタ４２ｚ１と反対の一端）を接続し、ＦＰＣの樹脂フィルムを介してカンチレバー保持部に取付けるようにしてもよい。なお、図７（ｂ）の符号３００は補強板であり、又、図７（ｂ）に変形例の場合、カンチレバー保持部４２はベース部に固定される。
【００５２】
図８は、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ１０Ｂの上面図である。矩形状のベース部８０中央の開口８０ｙ内にカンチレバー保持部４２が収容されている。そして、開口８ａｙの４方を囲むように、ロの字形のカンチレバー加振手段６Ｂが配置され、カンチレバー加振手段６Ｂ上には、カンチレバー加振手段６Ｂを覆うようにフランジ部４４が配置されている。
このように、開口８０ｙを囲む４方にカンチレバー加振手段６Ｂを配置することで、例えばカンチレバー保持部４を一方のみから加振する場合に比べて振動を効率よく伝えることができる。
【００５３】
図９は、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡１００Ｂによる測定動作の一例を説明するブロック図である。
まず、カンチレバー加振手段６Ｂに交流信号を印加し、カンチレバー２０に共振周波数近傍の周波数で一定振幅の振動を与える。次に、粗動機構（図示せず）によりカンチレバー２０と試料２００Ｂを近接させた後、さらに３軸微動機構３０により、試料２００Ｂと探針２０ａ間を充分に接近させる。このようにすると、試料２００Ｂと探針２ａ間に働く原子間力などの力や、さらに探針２０ａを近付けた場合の間欠的な接触力により、カンチレバー２０の振幅や位相が変化（減衰）する。
【００５４】
カンチレバー２０の振幅や位相の変化による歪みに応じて、カンチレバー２０自体から出力された信号は、測定部６２Ｂ１で検出され、撓み量信号Ｓ１として差動アンプ（比較器）６２Ｂ２の非反転入力端子（＋）に入力される。差動アンプ６２Ｂ２の反転入力端子（−）には、例えば撓み量が０の時に差動アンプ６２Ｂ２の出力が０になるように、カンチレバーの撓み量に関する基準値が基準値発生部６２Ｂ３から入力される。このようにして、差動アンプ６２Ｂ２から出力される誤差信号Ｓ２はプロセッサ６４Ｂに入力される。プロセッサ６４Ｂは、誤差信号Ｓ２が０に近付くようなＺ軸方向のフィードバック量（Ｚ電圧）を生成し、３軸微動機構３０を制御する。
一方、ＸＹ走査信号発生部６２Ｂ４はプロセッサ６４Ｂの指示により、試料２００ＢをＸＹ方向へ微動させるための微動信号を３軸微動機構３０へ供給し、試料を探針に対してＸＹ方向に所定量走査させることで試料２００Ｂ表面の３次元画像を生成する。
なお、測定部６２Ｂ１、差動アンプ６２Ｂ２、基準値発生部６２Ｂ３、ＸＹ走査信号発生部６２Ｂ４は制御基板６２Ｂ上に実装されるハードウェアである。
【００５５】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダにおいても、カンチレバー加振手段６Ｂがベース部上面８２０近傍に位置しているため、カンチレバー保持部４２を液中に浸漬して測定してもカンチレバー加振手段６Ｂが液に浸漬せず、カンチレバー加振手段６Ｂに不具合が生じたり、カンチレバー加振手段６Ｂの成分が溶液に混入して試料が変質するおそれがなくなる。
又、カンチレバー保持部４０がカンチレバー加振手段６Ｂのみによってベース部８００に支持され、ベース部８に接触していない。従って、カンチレバー加振手段６Ｂによってカンチレバー２０を共振周波数近傍で強制振動させ、ＤＦＭ測定モードで測定を行う際、ベース部８０と別体のカンチレバー保持部４０のみを振動させればよい。そのため、ホルダ全体を振動させる必要がなく、各種測定部品や溶液が振動し、カンチレバーの共振以外の振動ピークが発生したり、カンチレバーの共振ピークの検出を難しくして、測定感度を低下させる不具合が生じない。
【００５６】
又、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの場合、カンチレバー保持部４２が走査型プローブ顕微鏡本体から着脱可能であるので、カンチレバー２０が消耗した場合は、カンチレバー保持部４２ごとモジュールとして交換することができるので、保守管理が容易となる。さらに、カンチレバー保持部４２とフランジ部４４との接続位置がベース部８０の表面と同等であるので、自己検知型カンチレバーを用いて電気的手法で検出する場合に、外部回路との電気的接点を溶液に浸すことがなくなる。
なお、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダにおいて、カンチレバー保持部に、光てこ光学系で撓みを検知するカンチレバーを取付けても勿論よい。
【００５７】
次に図１０を参照して、第３の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの構成について詳細に説明する。なお、第３の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダは、カンチレバーホルダ部分の構成が異なること以外は第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡と相違しない。従って、第３の実施形態のうち、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡（及びカンチレバーホルダ）と同一部分を同一符号を付して説明を省略する。又、図１０は、図４のうちカンチレバーホルダ部分の構成を変えた部分拡大図である。
【００５８】
図１０において、ベース部８０Ｂの中央に矩形状の開口８０Ｂｙが形成されている。フランジ部４４０は、開口８０Ｂｙより大径の略矩形状をなし、ベース部８０Ｂの試料２００Ｂ側と反対面（上面）８２０Ｂに、開口８０Ｂｙを覆うように配置されている。そして、フランジ部４４０下面の右側周縁と、上面８２０Ｂにおける開口８０Ｂｙの右側周縁との間の重なり部分で、フランジ部４４０がベース部８０Ｂにネジ等で固定されている。すなわち、フランジ部４４０はベース部８０Ｂに片持ち式に保持されている。
開口８０Ｂｙから表出したフランジ部４４０下面にカンチレバー加振手段６０Ｂが固定されている。
【００５９】
そして、開口８０Ｂｙ内に、ベース部８０Ｂに触れないようにカンチレバー保持部４２０が収容され、カンチレバー加振手段６０Ｂの下面にカンチレバー保持部４２０の後端部４２０ｂが着脱可能に保持されている。従って、カンチレバー保持部４２０はカンチレバー加振手段６０Ｂのみによって支持されるようになっている。一方、カンチレバー保持部４２０の先端部４２０ａには、第２の実施形態と同様にしてカンチレバー２０が取付けられている。
カンチレバー加振手段６０Ｂの下面にカンチレバー保持部４２０の後端部４２０ｂを保持するための機構は、第２の実施形態と同様とすることができる。
【００６０】
次に図１１を参照して、第４の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの構成について詳細に説明する。なお、第４の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダは、カンチレバーホルダ部分の構成が異なること以外は第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡と相違しない。従って、第４の実施形態のうち、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡（及びカンチレバーホルダ）と同一部分を同一符号を付して説明を省略する。又、図１１は、図４のうちカンチレバーホルダ部分の構成を変えた部分拡大図である。
【００６１】
図１１においては、第３の実施形態におけるフランジ部４４０を、電気信号によって振動可能なカンチレバー加振手段６１Ｂで置き換えたものであり、カンチレバー加振手段６１Ｂはフランジ部を兼用している。
そして、ベース部８０Ｃの開口８０Ｃｙ内に、ベース部８０Ｃに触れないようにカンチレバー保持部４２１が収容され、開口８０Ｃｙから表出したカンチレバー加振手段６１Ｂの下面にカンチレバー保持部４２１の後端部４２１ｂが着脱可能に保持されている。従って、カンチレバー保持部４２１はカンチレバー加振手段６１Ｂのみによって支持されるようになっている。一方、カンチレバー保持部４２１の先端部４２１ａには、第２の実施形態と同様にしてカンチレバー２０が取付けられている。
カンチレバー加振手段６１Ｂの下面にカンチレバー保持部４２１の後端部４２１ｂを保持するための機構は、第２の実施形態と同様とすることができる。
【００６２】
なお、第３の実施形態及び第４の実施形態において、振動吸収体を配置してもよい。
又、第３の実施形態においてフランジ部とベース部が一体化したもの、つまり、ベース部の試料側表面の一部が凹み、その凹部にカンチレバー加振手段が配置され、カンチレバー加振手段の下面にカンチレバー保持部を着脱可能に保持してもよい。
【００６３】
本発明は上記実施形態に限定されず、ベース部、カンチレバー保持部、フランジ及びカンチレバー加振手段の形状は自由に設定することができる。又、ベース部に透過性部材からなる突出部を形成した場合も、突出部の形状は限定されない。
本発明は、液中での試料の測定に適するが、液中での測定に限定されるものではなく、あらゆる環境での測定に適用可能である。
又、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す断面図である。
【図２】走査型プローブ顕微鏡による測定動作の一例を説明するブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の全体構成を示す断面図である。
【図５】カンチレバー２０の上面図である。
【図６】第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの構成を示す部分拡大図である。
【図７】第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの別の構成例を示す部分拡大図である。
【図８】第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの上面図である。
【図９】第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡による測定動作の一例を説明するブロック図である。
【図１０】第３の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの構成を示す部分拡大図である。
【図１１】第４の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダの構成を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００６５】
２、２０                              カンチレバー
２ａ、２０ａ                          カンチレバーの探針
４、４２、４２０、４２１              カンチレバー保持部
４ｂ、４４、４４０、４４１            フランジ部
６、６Ｂ、６０Ｂ、６１Ｂ              カンチレバー加振手段（圧電素子）
７、７Ｂ                              振動吸収体
８、８０、８０Ｂ、８０Ｃ              ベース部
８ａｙ、８０ｙ、８０Ｂｙ、８０Ｃｙ    （ベース部の）開口
８ａｘ                                （ベース部の）突出部
８ａｓ                                （突出部の）平面部
８２、８２０、８２０Ｂ、８２０Ｃ      （ベース部の）試料側と反対面
１０、１０Ｂ                          走査型プローブ顕微鏡用カンチレバーホルダ
１００、１００Ｂ                      走査型プローブ顕微鏡
２００、２００Ｂ                      試料
２１０                                （試料を浸漬する）溶液
【図１】
0005014175.tif 000002
【図２】
0005014175.tif 000003
【図３】
0005014175.tif 000004
【図４】
0005014175.tif 000005
【図５】
0005014175.tif 000006
【図６】
0005014175.tif 000007
【図７】
0005014175.tif 000008
【図８】
0005014175.tif 000009
【図９】
0005014175.tif 000010
【図１０】
0005014175.tif 000011
【図１１】
0005014175.tif 000012