【手続補正書】
【提出日】平成23年4月22日(2011.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側が本体部に支持されたレバー部と、
該レバー部に形成され、電圧の印加によって発熱し、該発熱による熱膨張によって該レバー部を変形させ、該変形によって前記レバー部を振動させる抵抗体と、を備えていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項２】
請求項１に記載のカンチレバーにおいて、
前記レバー部の一部に該レバー部よりも熱膨張係数が大きい素材による熱膨張部が前記抵抗体の近傍に形成されていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項３】
請求項２に記載のカンチレバーにおいて、
前記熱膨張部は、前記レバー部の両面のうち一方の面側に形成されていることを特徴とするカンチレバー。
【請求項４】
請求項２に記載のカンチレバーにおいて、
前記熱膨張部は、絶縁性物質であることを特徴とするカンチレバー。
【請求項５】
請求項１に記載のカンチレバーにおいて、
前記レバー部は、自己変位検出型のレバーであることを特徴とするカンチレバー。
【請求項６】
請求項５に記載のカンチレバーにおいて、
前記レバー部は、変位量に応じて抵抗値が変化する歪抵抗を有する自己変位検出型のレバーであることを特徴とするカンチレバー。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載のカンチレバーと、
前記抵抗体に対して電圧を印加する電圧印加部と、
前記レバー部の変位を測定する変位測定機構と、を備えていることを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のカンチレバーと、
前記抵抗体に対して電圧を印加する電圧印加部と、
前記歪抵抗に流れる電流値の変化に基づいて前記レバー部の変位を測定する変位測定機構と、を備えていることを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部は、電圧値を平方根演算するルート回路を有し、変形させたい量に比例した電圧信号をルート回路にて変換した後、前記抵抗体に印加することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部は、前記電圧を、放熱又は熱伝導の遅れによる前記抵抗体の温度低下を補うように増加させた後に、抵抗体に印加することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部は、前記歪抵抗に電圧を印加して発熱させ、該歪抵抗を前記抵抗体として動作させることを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記変位測定機構は、前記電圧印加部が前記歪抵抗に印加した電圧とそれによって発生する電流とに基づく歪抵抗の抵抗値変化を検出して、前記レバー部の変位を測定することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１３】
請求項８に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記カンチレバーは、前記歪抵抗が組み込まれた温度補償用レファレンス電極を有し、
前記変位測定機構が、２つの前記歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差に基づいて、前記レバー部の変位を測定することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記変位測定機構は、ホイートストンブリッジ回路又は差動増幅回路を利用して２つの前記歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差を検出することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１５】
請求項７から１４のいずれか１項に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部は、前記レバー部が共振周波数付近の周波数で、且つ、正電圧領域又は負電圧領域で周期するように、振幅中心ラインが電圧中心ラインからオフセットされた交流電圧を周期的に印加することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１６】
請求項７から１４のいずれか１項に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部は、前記レバー部が共振周波数の略１／２倍の周波数で、且つ、正電圧領域と負電圧領域とで周期するように設定された交流電圧を周期的に印加することを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１７】
請求項７から１６のいずれか１項に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部と前記変位測定機構とを、時間差を空けて交互に作動させることを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項１８】
請求項１５又は１６に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記電圧印加部と前記変位測定機構とを、下記式を満たす時間差を空けて交互に作動させることを特徴とするカンチレバーシステム。
Ｓ≦ｑ／ｆ  （Ｓ：時間差、ｑ：Ｑ値、ｆ：カンチレバーの共振周波数）
【請求項１９】
請求項７又は８に記載のカンチレバーシステムにおいて、
前記カンチレバーを複数有し、
これら複数のカンチレバーは、前記レバー部の先端にそれぞれ試料に対向配置される探針を有し、
前記電圧印加部は、複数の前記カンチレバーのうち任意に選択した１本以上のカンチレバーに形成された前記抵抗体に電圧を印加して発熱させ、前記探針を前記試料に対して強制的に接触又は離間させることを特徴とするカンチレバーシステム。
【請求項２０】
請求項７から１９のいずれか１項に記載のカンチレバーシステム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２１】
請求項６に記載のカンチレバーの変位を測定する方法であって、
前記抵抗体に対して電圧を印加し、前記歪抵抗に流れる電流値の変化に基づいて前記レバー部の変位を測定することを特徴とするカンチレバーの変位測定方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のカンチレバーの変位測定方法において、
前記歪抵抗に電圧を印加して発熱させ、該歪抵抗を前記抵抗体として動作させることを特徴とするカンチレバーの変位測定方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載のカンチレバーの変位測定方法において、
前記歪抵抗に印加した電圧とそれによって発生する電流とに基づく歪抵抗の抵抗値変化を検出して、前記レバー部の変位を測定することを特徴とするカンチレバーの変位測定方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載のカンチレバーの変位測定方法において、
前記歪抵抗が組み込まれた温度補償用レファレンス電極を参照し、２つの歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差に基づいて、前記レバー部の変位を測定することを特徴とするカンチレバーの変位測定方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のカンチレバーの変位測定方法において、
ホイートストンブリッジ回路又は差動増幅回路を利用して２つの前記歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差を測定することを特徴とするカンチレバーの変位測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】カンチレバー、カンチレバーシステム及び走査型プローブ顕微鏡、並びにカンチレバーの変位測定方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、カンチレバー、該カンチレバーを有するカンチレバーシステム、該システムを有する走査型プローブ顕微鏡、及びカンチレバーの変位を測定するカンチレバーの変位測定方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その主目的は、自ら積極的に撓んで変形することができると共に、加振源や磁性体を利用せずに振動させることができるカンチレバー及びカンチレバーシステムを提供することである。
また、別の目的としては、上記カンチレバーシステムを有する走査型プローブ顕微鏡、及びカンチレバーの変位測定方法を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係るカンチレバーは、基端側が本体部に支持されたレバー部と、該レバー部に形成され、電圧の印加によって発熱し、該発熱による熱膨張によってレバー部を変形させ、該変形によって前記レバー部を振動させる抵抗体と、を備えていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、本発明に係るカンチレバーシステムは、上記本発明のカンチレバーシステムにおいて、前記電圧印加部が、前記電圧を、放熱又は熱伝導の遅れによる前記抵抗体の温度低下を補うように増加させた後に、抵抗体に印加することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この発明に係るカンチレバーシステムにおいては、抵抗体に電圧を印加する際に、電圧印加部が放熱又は熱伝導の遅れによる抵抗体の温度低下を予め考慮して、抵抗体に若干高めの電圧を印加する。これにより、放熱による温度低下があったとしても、抵抗体を所望する温度で熱膨張させることができ、狙い通りにレバー部を変形させることができる。又は、印加する電圧の波形の立ち上がりを急峻にすることができ、熱伝導の遅れがあったとしても、狙い通りにレバー部を変形させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、本発明に係るカンチレバーシステムは、上記本発明のカンチレバーシステムにおいて、前記変位測定機構が、ホイートストンブリッジ回路又は差動増幅回路を利用して２つの前記歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差を検出することを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
この発明に係るカンチレバーシステムにおいては、ホイートストンブリッジ回路又はオペアンプ等で用いられる作動増幅回路を利用するので、レバー部に形成された歪抵抗を流れる電流値と、温度補償用レファレンス電極に組み込まれた歪抵抗を流れる電流値との差を簡単且つ正確に検出することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、本発明に係る走査型プローブ顕微鏡は、上記本発明のカンチレバーシステムを備えていることを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
この発明に係る走査型プローブ顕微鏡においては、上述したカンチレバーシステムを備えているので、抵抗体の発熱を利用してレバー部を変形させることができる共に、変位測定機構の測定結果に基づいて各種の測定や観察を行うことができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
また、本発明に係るカンチレバーの変位測定方法は、上記本発明のカンチレバーの変位測定方法において、ホイートストンブリッジ回路又は差動増幅回路を利用して２つの前記歪抵抗にそれぞれ流れる電流値の差を測定することを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
この発明に係るカンチレバーの変位測定方法においては、ホイートストンブリッジ回路又はオペアンプ等で用いられる作動増幅回路を利用するので、レバー部に形成された歪抵抗を流れる電流値と、温度補償用レファレンス電極に組み込まれた歪抵抗を流れる電流値との差を簡単且つ正確に測定することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
本発明に係るカンチレバーによれば、抵抗体の熱膨張を利用してレバー部を自ら強制的に撓ませて変形させることができる。また、本発明に係るカンチレバーシステム、及び走査型プローブ顕微鏡によれば、レバー部の変形を高精度に制御することができると共に、各種の測定や観察を行うことができる。また、本発明に係るカンチレバーの変位測定方法によれば、光てこ方式等の一般的な方法を採用することなく、レバー部の変位を確実に測定することができる。