JP2002286614A - 走査型プローブ顕微鏡を用いた液中試料観察方法 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡を用いた液中試料観察方法Info
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/86—Scanning probe structure
Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査型プローブ顕微鏡を用いる液中試料観察
方法において、安定な画像を得る。 【解決手段】 先端にプローブを配置したカンチレバー
と、光源と、検知器とを備えた走査型プローブ顕微鏡を
用い、液中の試料にプローブを接近させ、プローブと試
料の間の相互作用に基づいて試料表面の表面画像を得て
試料を観察する方法において、前記試料が浸されている
液体の表面にこの液体の揮発を防止する手段を施してお
く、又は前記試料が浸されている液体の表面上にこの液
体と混和しない絶縁性液体の層を設け、前記プローブの
先端部のみを前記試料が浸されている液体に入れ、前記
プローブの他の部位を前記絶縁性の液体で覆う、又は光
源からの光を、前記試料が浸されている液体と大気との
界面を通過させることなく、前記液体中で前記カンチレ
バーにあて、かつ反射光を液体中で補足する。
方法において、安定な画像を得る。 【解決手段】 先端にプローブを配置したカンチレバー
と、光源と、検知器とを備えた走査型プローブ顕微鏡を
用い、液中の試料にプローブを接近させ、プローブと試
料の間の相互作用に基づいて試料表面の表面画像を得て
試料を観察する方法において、前記試料が浸されている
液体の表面にこの液体の揮発を防止する手段を施してお
く、又は前記試料が浸されている液体の表面上にこの液
体と混和しない絶縁性液体の層を設け、前記プローブの
先端部のみを前記試料が浸されている液体に入れ、前記
プローブの他の部位を前記絶縁性の液体で覆う、又は光
源からの光を、前記試料が浸されている液体と大気との
界面を通過させることなく、前記液体中で前記カンチレ
バーにあて、かつ反射光を液体中で補足する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡を用いて液中の試料を観察する方法に関する。
微鏡を用いて液中の試料を観察する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、高い分解能で
試料の表面を観察することのできる装置であり、原子間
力顕微鏡（ＡＦＭ）、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）等
が知られている。
試料の表面を観察することのできる装置であり、原子間
力顕微鏡（ＡＦＭ）、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）等
が知られている。
【０００３】原子間力顕微鏡では、先端にプローブを配
置したカンチレバーを試料表面に接近させて対向配置
し、プローブにより試料表面を走査することにより、プ
ローブと試料の間に働く原子間力によるカンチレバーの
撓みを測定する。この撓み量はプローブと試料表面との
間に働く原子間力に比例するため、例えばこの撓み量を
検出してこの撓み量が一定になるようにフィードバック
をかけながらプローブを試料表面上で相対的に走査させ
ると、試料表面の形状を測定することができる。
置したカンチレバーを試料表面に接近させて対向配置
し、プローブにより試料表面を走査することにより、プ
ローブと試料の間に働く原子間力によるカンチレバーの
撓みを測定する。この撓み量はプローブと試料表面との
間に働く原子間力に比例するため、例えばこの撓み量を
検出してこの撓み量が一定になるようにフィードバック
をかけながらプローブを試料表面上で相対的に走査させ
ると、試料表面の形状を測定することができる。
【０００４】走査トンネル顕微鏡では、プローブと試料
の間にバイアス電圧を印加し、プローブと試料の間に流
れるトンネル電流を測定する、そして、例えばトンネル
電流が一定になるようにフィードバックをかけながらプ
ローブを試料表面上で走査させると、プローブは試料表
面の形状に沿って移動するため、試料の表面形状を測定
することができる。
の間にバイアス電圧を印加し、プローブと試料の間に流
れるトンネル電流を測定する、そして、例えばトンネル
電流が一定になるようにフィードバックをかけながらプ
ローブを試料表面上で走査させると、プローブは試料表
面の形状に沿って移動するため、試料の表面形状を測定
することができる。
【０００５】このような走査型プローブ顕微鏡による試
料観察においては、液体中の試料を観察する場合があ
る。図１に、液体中の試料を観察するための原子間力顕
微鏡の一態様を示す。
料観察においては、液体中の試料を観察する場合があ
る。図１に、液体中の試料を観察するための原子間力顕
微鏡の一態様を示す。
【０００６】図１において、１は光を発する光源、例え
ばレーザー光源であり、２は先端にプローブ３を設け、
光源１から発せられ、プリズム４で屈折された光を反射
させるカンチレバーであり、５はカンチレバーで反射さ
れ、さらにミラー６で反射された反射光を検出する光検
出器、例えばフォトダイオードである。８は試料であ
り、上部が開放されているカップ状の容器１０に収容さ
れた液体９中に完全に浸されている。カンチレバー２は
図示しない固定部に固定された支持部材７にプローブ３
が下向きとなるように取り付けられており、容器１０に
収容されている液体９に浸されるように配置されてい
る。容器１０の底部の下面には圧電アクチュエータ１１
が取り付けられており、これにより試料８を容器１０ご
とｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動させることができるようにな
っている。
ばレーザー光源であり、２は先端にプローブ３を設け、
光源１から発せられ、プリズム４で屈折された光を反射
させるカンチレバーであり、５はカンチレバーで反射さ
れ、さらにミラー６で反射された反射光を検出する光検
出器、例えばフォトダイオードである。８は試料であ
り、上部が開放されているカップ状の容器１０に収容さ
れた液体９中に完全に浸されている。カンチレバー２は
図示しない固定部に固定された支持部材７にプローブ３
が下向きとなるように取り付けられており、容器１０に
収容されている液体９に浸されるように配置されてい
る。容器１０の底部の下面には圧電アクチュエータ１１
が取り付けられており、これにより試料８を容器１０ご
とｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動させることができるようにな
っている。
【０００７】このような原子間顕微鏡では、スキャンジ
ェネレータ（図示せず）からのｚ軸（図１中の上下方向
軸）の高さ調整信号により圧電アクチュエータ１１のｚ
軸圧電素子が駆動され、プローブ３と試料８の間の距離
が初期設定距離ｄ(nm)に設定される。一方、光源１から
発せられた光は、プリズム４で屈折され、カンチレバー
２の試料側と反対側の面に当たり反射し、この反射光が
ミラー６で反射され、光検出器５によって検出される。
この状態において、スキャンジェネレータからの制御信
号により、圧電アクチュエータ１１のｘ軸、ｙ軸圧電素
子がそれぞれ駆動されて、試料８がｘ軸方向（図１中の
左右方向）及びｙ軸方向（図１中のｘ軸と直交する前後
方向）にそれぞれ移動される。試料８の観察すべき表面
には凹凸が存在し、この凹凸の存在によりプローブ３と
観察表面との間の距離が初期設定距離ｄからずれるた
め、プローブ３と試料８の間の原子間力が変化する。こ
の場合、プローブ３は初期設定距離ｄを保持しようとし
て観察表面の凹凸に応じて上下動する。この上下動に応
じてカンチレバー２の傾きも変化するので、光検出器５
に入射する反射光の位置も変化する。この検出した反射
光の位置変化をｚ軸方向の位置変化に換算し、この換算
した信号（画像信号）に基づいて液中にある試料表面の
凹凸像が観察されることになる。
ェネレータ（図示せず）からのｚ軸（図１中の上下方向
軸）の高さ調整信号により圧電アクチュエータ１１のｚ
軸圧電素子が駆動され、プローブ３と試料８の間の距離
が初期設定距離ｄ(nm)に設定される。一方、光源１から
発せられた光は、プリズム４で屈折され、カンチレバー
２の試料側と反対側の面に当たり反射し、この反射光が
ミラー６で反射され、光検出器５によって検出される。
この状態において、スキャンジェネレータからの制御信
号により、圧電アクチュエータ１１のｘ軸、ｙ軸圧電素
子がそれぞれ駆動されて、試料８がｘ軸方向（図１中の
左右方向）及びｙ軸方向（図１中のｘ軸と直交する前後
方向）にそれぞれ移動される。試料８の観察すべき表面
には凹凸が存在し、この凹凸の存在によりプローブ３と
観察表面との間の距離が初期設定距離ｄからずれるた
め、プローブ３と試料８の間の原子間力が変化する。こ
の場合、プローブ３は初期設定距離ｄを保持しようとし
て観察表面の凹凸に応じて上下動する。この上下動に応
じてカンチレバー２の傾きも変化するので、光検出器５
に入射する反射光の位置も変化する。この検出した反射
光の位置変化をｚ軸方向の位置変化に換算し、この換算
した信号（画像信号）に基づいて液中にある試料表面の
凹凸像が観察されることになる。
【０００８】走査トンネル顕微鏡により液体中の試料を
観察する場合においても、上記の原子間顕微鏡における
場合と同様にカップ状の容器中の液体に試料を浸し、プ
ローブを試料に接近させ、プローブと試料の間にバイア
ス電圧を印加して測定を行っている。
観察する場合においても、上記の原子間顕微鏡における
場合と同様にカップ状の容器中の液体に試料を浸し、プ
ローブを試料に接近させ、プローブと試料の間にバイア
ス電圧を印加して測定を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
走査型プローブ顕微鏡を用いることにより、電解液中で
の電気化学反応過程における試料の表面変化を観察し、
化学反応を視覚的に観察することができる。この場合、
試料を電界液中に浸してプローブを接近させ、上記のよ
うにして試料の表面画像を得るのであるが、試料容器は
上部が開放されているため、観察中に電界液が揮発し、
電解液組成が変化してしまうため、正確な化学反応を分
析することができない。また、走査トンネル顕微鏡を用
いる場合、トンネル電流の他にプローブからファラデー
電流が流れてしまい、トンネル電流を正確に測定するこ
とができず、ＳＴＭ像をえることができない。さらに、
試料表面上をカンチレバーが走査する際に液体表面にゆ
らぎが発生し、レーザー光の光軸を乱すため、安定した
画像が得ることができない、といった問題がある。
走査型プローブ顕微鏡を用いることにより、電解液中で
の電気化学反応過程における試料の表面変化を観察し、
化学反応を視覚的に観察することができる。この場合、
試料を電界液中に浸してプローブを接近させ、上記のよ
うにして試料の表面画像を得るのであるが、試料容器は
上部が開放されているため、観察中に電界液が揮発し、
電解液組成が変化してしまうため、正確な化学反応を分
析することができない。また、走査トンネル顕微鏡を用
いる場合、トンネル電流の他にプローブからファラデー
電流が流れてしまい、トンネル電流を正確に測定するこ
とができず、ＳＴＭ像をえることができない。さらに、
試料表面上をカンチレバーが走査する際に液体表面にゆ
らぎが発生し、レーザー光の光軸を乱すため、安定した
画像が得ることができない、といった問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、先端にプローブを配置したカンチ
レバーと、このカンチレバーに光を当てる光源と、カン
チレバーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査
型プローブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近
させて対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変
化させ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料
表面の表面画像を得て試料を観察する方法において、前
記試料が浸されている液体の表面にこの液体の揮発を防
止する手段を施しておく。
めに本発明によれば、先端にプローブを配置したカンチ
レバーと、このカンチレバーに光を当てる光源と、カン
チレバーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査
型プローブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近
させて対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変
化させ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料
表面の表面画像を得て試料を観察する方法において、前
記試料が浸されている液体の表面にこの液体の揮発を防
止する手段を施しておく。
【００１１】また、上記問題点を解決するため日本発明
によれば、先端にプローブを配置したカンチレバーと、
このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバーか
らの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プローブ
顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて対向
配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化させ、プ
ローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面の表面
画像を得て試料を観察する方法において、前記試料が浸
されている液体の表面上にこの液体と混和しない絶縁性
液体の層を設け、前記プローブの先端部のみを前記試料
が浸されている液体に入れ、前記プローブの他の部位を
前記絶縁性の液体で覆う。
によれば、先端にプローブを配置したカンチレバーと、
このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバーか
らの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プローブ
顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて対向
配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化させ、プ
ローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面の表面
画像を得て試料を観察する方法において、前記試料が浸
されている液体の表面上にこの液体と混和しない絶縁性
液体の層を設け、前記プローブの先端部のみを前記試料
が浸されている液体に入れ、前記プローブの他の部位を
前記絶縁性の液体で覆う。
【００１２】さらに、上記問題点を解決するために本発
明によれば、先端にプローブを配置したカンチレバー
と、このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバ
ーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて
対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化さ
せ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面
の表面画像を得て試料を観察する方法において、光源か
らの光を、前記試料が浸されている液体と大気との界面
を通過させることなく、前記液体中で前記カンチレバー
にあて、かつ反射光を液体中で補足する。
明によれば、先端にプローブを配置したカンチレバー
と、このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバ
ーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて
対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化さ
せ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面
の表面画像を得て試料を観察する方法において、光源か
らの光を、前記試料が浸されている液体と大気との界面
を通過させることなく、前記液体中で前記カンチレバー
にあて、かつ反射光を液体中で補足する。
【００１３】本発明によれば、試料を浸した液体の表面
にこの液体の揮発を防止する手段を施しておくことによ
り、試料観察中における液体の揮発が防止され、化学反
応を安定に観察することができる。またプローブの先端
部のみを試料を浸した液体に入れ、他の部位を絶縁性の
液体で覆うことにより、プローブにおけるファラデー電
流の発生を抑制し、トンネル電流を正確に測定すること
ができる。さらに、光源からの光及び反射光を、試料を
浸した液体の大気との界面を通過させないことにより、
液体の表面にゆらぎが発生しても、このゆらぎの影響を
避けることができる。
にこの液体の揮発を防止する手段を施しておくことによ
り、試料観察中における液体の揮発が防止され、化学反
応を安定に観察することができる。またプローブの先端
部のみを試料を浸した液体に入れ、他の部位を絶縁性の
液体で覆うことにより、プローブにおけるファラデー電
流の発生を抑制し、トンネル電流を正確に測定すること
ができる。さらに、光源からの光及び反射光を、試料を
浸した液体の大気との界面を通過させないことにより、
液体の表面にゆらぎが発生しても、このゆらぎの影響を
避けることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図２に、電解液中での電気化学反
応を観察する構成を示す。図２において、図１と同様
に、１は光源、２はカンチレバー、３はプローブ、４は
プリズム、５は光検出器、６はミラー、７は支持部材、
１０は容器、そして１１は圧電アクチュエータである。
そして１２は対向電極、１３は参照電極、１４は作用電
極、１６は電解液である。
応を観察する構成を示す。図２において、図１と同様
に、１は光源、２はカンチレバー、３はプローブ、４は
プリズム、５は光検出器、６はミラー、７は支持部材、
１０は容器、そして１１は圧電アクチュエータである。
そして１２は対向電極、１３は参照電極、１４は作用電
極、１６は電解液である。
【００１５】図２の構成において、対向電極１２として
白金電極を、参照電極１３として銅電極を、作用電極１
４としてマイカ基板上に金を真空蒸着したものを用い、
電解液として50mM CuSO4／100mM H2SO4を用い、電界を
印加すると、硫酸銅水溶液中の銅イオンが作用電極であ
る蒸着金膜上に析出するという化学反応が起こる。そこ
でこの反応過程において、例えばシリコン製もしくは窒
化珪素製のプローブ３を作用電極１４上に接近させ、光
源１からのレーザ光（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、波長63
2.8nm)をカンチレバー２の反射面に当てる。そしてプロ
ーブ３を作用電極１４の表面上に走査させ、カンチレバ
ー２からの反射光を光検出器５で検出することにより、
この化学反応、すなわち作用電極である蒸着金膜上にお
ける銅の析出、脱離を、経時的にかつ視覚的に観察する
ことができる。
白金電極を、参照電極１３として銅電極を、作用電極１
４としてマイカ基板上に金を真空蒸着したものを用い、
電解液として50mM CuSO4／100mM H2SO4を用い、電界を
印加すると、硫酸銅水溶液中の銅イオンが作用電極であ
る蒸着金膜上に析出するという化学反応が起こる。そこ
でこの反応過程において、例えばシリコン製もしくは窒
化珪素製のプローブ３を作用電極１４上に接近させ、光
源１からのレーザ光（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ、波長63
2.8nm)をカンチレバー２の反射面に当てる。そしてプロ
ーブ３を作用電極１４の表面上に走査させ、カンチレバ
ー２からの反射光を光検出器５で検出することにより、
この化学反応、すなわち作用電極である蒸着金膜上にお
ける銅の析出、脱離を、経時的にかつ視覚的に観察する
ことができる。
【００１６】この観察過程において、電解液１６は水溶
液であり時間の経過に伴い揮発する。すると、電解液の
組成が変化し、特に経時的な化学変化を観察する場合、
正確に分析を行うことができなくなる。そこで、電解液
１６の表面に、この電解液の揮発防止手段１５を施して
おく。この揮発防止手段１５としては、例えば電解液よ
りも比重が軽く、かつ電解液と混和しない封止液の層を
設ける。このような封止液としては、油類、例えばケロ
シン、パラフィン等を用いることができる。電解液に対
する封止液の比率は特に制限はなく、例えば電解液に対
して１〜90体積％の範囲で適当に選択することができ
る。
液であり時間の経過に伴い揮発する。すると、電解液の
組成が変化し、特に経時的な化学変化を観察する場合、
正確に分析を行うことができなくなる。そこで、電解液
１６の表面に、この電解液の揮発防止手段１５を施して
おく。この揮発防止手段１５としては、例えば電解液よ
りも比重が軽く、かつ電解液と混和しない封止液の層を
設ける。このような封止液としては、油類、例えばケロ
シン、パラフィン等を用いることができる。電解液に対
する封止液の比率は特に制限はなく、例えば電解液に対
して１〜90体積％の範囲で適当に選択することができ
る。
【００１７】揮発防止手段１５としては、ラングミュア
ブロジェット膜（ＬＢ膜）を電解液１６の表面に形成し
てもよい。このＬＢ膜は、電解液表面上に、膜形成分子
を展開し、これを凝縮させて厚さが分子１個の大きさに
相当する薄膜、すなわち単分子膜を形成することにより
形成される。ここで用いる膜形成分子は、従来のＬＢ膜
の形成に用いられている両親媒性化合物のいずれをも用
いることができ、例えばステアリン酸、ラウリルアルコ
ール等の、疎水性基と親水性基の両者を有するものを用
いることができる。そしてこの膜形成分子を溶媒、例え
ばクロロホルム等に入れ、これを電解液の表面に滴下
し、展開膜の表面圧をモニター制御する従来の方法によ
り、均一な単分子膜を形成することができる。揮発防止
手段としてこのようなＬＢ膜を用いる場合、電解液の揮
発防止効果のみならず、ＬＢ膜の膜厚がレーザ光の波長
よりも短いため、このＬＢ膜を通過する際のレーザ光の
屈折の影響が少なくなるという利点もある。
ブロジェット膜（ＬＢ膜）を電解液１６の表面に形成し
てもよい。このＬＢ膜は、電解液表面上に、膜形成分子
を展開し、これを凝縮させて厚さが分子１個の大きさに
相当する薄膜、すなわち単分子膜を形成することにより
形成される。ここで用いる膜形成分子は、従来のＬＢ膜
の形成に用いられている両親媒性化合物のいずれをも用
いることができ、例えばステアリン酸、ラウリルアルコ
ール等の、疎水性基と親水性基の両者を有するものを用
いることができる。そしてこの膜形成分子を溶媒、例え
ばクロロホルム等に入れ、これを電解液の表面に滴下
し、展開膜の表面圧をモニター制御する従来の方法によ
り、均一な単分子膜を形成することができる。揮発防止
手段としてこのようなＬＢ膜を用いる場合、電解液の揮
発防止効果のみならず、ＬＢ膜の膜厚がレーザ光の波長
よりも短いため、このＬＢ膜を通過する際のレーザ光の
屈折の影響が少なくなるという利点もある。
【００１８】また、他の揮発防止手段１５としては、電
解液１６の表面を樹脂フィルムで覆う。この場合、プロ
ーブ３が段階液の中にある状態で樹脂フィルムによって
電解液表面を封止する。この樹脂フィルムとしては、電
解液と反応しない、又は電解液に侵されないポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等を用いることがで
きる。
解液１６の表面を樹脂フィルムで覆う。この場合、プロ
ーブ３が段階液の中にある状態で樹脂フィルムによって
電解液表面を封止する。この樹脂フィルムとしては、電
解液と反応しない、又は電解液に侵されないポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等を用いることがで
きる。
【００１９】走査トンネル顕微鏡を用いて上記のような
電解液中での電気化学反応を観察する場合、プローブが
電極として働き、リーク電流が流れてしまい、トンネル
電流をモニターすることができなくなるという問題点が
あった。そこで、図３に示すような構成とすることによ
り、この問題を解決する。すなわち、図３において、３
はプローブ、８は試料、１０は容器、１６は電解液を示
し、そして１７は絶縁性液体、１８はＳＴＭスキャナー
を示す。電解液１６は試料８を覆う程度まで入れ、この
電解液１６の上に絶縁性液体を満たす。プローブとして
は従来のＰｔ−ＩｒもしくはＷを用いる。絶縁性液体と
しては電解液と混和しない絶縁オイル、例えばケロシン
等を用いることができる。電解液は試料を覆う程度の最
小限の量のみ容器に入れられているため、プローブの先
端部のみがこの電解液中に挿入され、プローブの他の部
位は絶縁性液体で覆われることになる。この結果、リー
ク電流が流れることがなく、トンネル電流を安定に検出
することができる。
電解液中での電気化学反応を観察する場合、プローブが
電極として働き、リーク電流が流れてしまい、トンネル
電流をモニターすることができなくなるという問題点が
あった。そこで、図３に示すような構成とすることによ
り、この問題を解決する。すなわち、図３において、３
はプローブ、８は試料、１０は容器、１６は電解液を示
し、そして１７は絶縁性液体、１８はＳＴＭスキャナー
を示す。電解液１６は試料８を覆う程度まで入れ、この
電解液１６の上に絶縁性液体を満たす。プローブとして
は従来のＰｔ−ＩｒもしくはＷを用いる。絶縁性液体と
しては電解液と混和しない絶縁オイル、例えばケロシン
等を用いることができる。電解液は試料を覆う程度の最
小限の量のみ容器に入れられているため、プローブの先
端部のみがこの電解液中に挿入され、プローブの他の部
位は絶縁性液体で覆われることになる。この結果、リー
ク電流が流れることがなく、トンネル電流を安定に検出
することができる。
【００２０】図１に示す従来の構成において、プローブ
３により試料８表面を走査する場合、カンチレバー２も
しくは支持部材７が液体９中及びその表面を移動する。
その結果、液体９の表面にゆらぎが生ずる。光源１から
の光及び反射光はこの液体９と大気との界面を通過する
が、この際にこの界面である液体表面がゆらいでいると
入射する光軸及び反射光の光軸が乱れ、安定な画像を得
ることができない。また入射光及び反射光が液体表面を
通過する場合に、屈折が起こることがありこの屈折によ
っても安定な画像を得る障害となる。
３により試料８表面を走査する場合、カンチレバー２も
しくは支持部材７が液体９中及びその表面を移動する。
その結果、液体９の表面にゆらぎが生ずる。光源１から
の光及び反射光はこの液体９と大気との界面を通過する
が、この際にこの界面である液体表面がゆらいでいると
入射する光軸及び反射光の光軸が乱れ、安定な画像を得
ることができない。また入射光及び反射光が液体表面を
通過する場合に、屈折が起こることがありこの屈折によ
っても安定な画像を得る障害となる。
【００２１】そこで、図１に示すような従来の構成にお
いて、光源からの入射光及びカンチレバーからの反射光
が液体−大気界面を通過しないようにする。この入射光
及び反射光が液体−大気界面を通過しないようにするた
めには、例えば光源及び光検出器を液体中に設置する。
又は、光源からの光をＳｉＯ2-ＧｅＯ2系のガラスファ
イバーもしくはアクリル等のプラスチックファイバー等
の光ファイバーにより液中に導入し、さらにカンチレバ
ーからの反射光を液中に設置した同様の光ファイバーに
て補足する。
いて、光源からの入射光及びカンチレバーからの反射光
が液体−大気界面を通過しないようにする。この入射光
及び反射光が液体−大気界面を通過しないようにするた
めには、例えば光源及び光検出器を液体中に設置する。
又は、光源からの光をＳｉＯ2-ＧｅＯ2系のガラスファ
イバーもしくはアクリル等のプラスチックファイバー等
の光ファイバーにより液中に導入し、さらにカンチレバ
ーからの反射光を液中に設置した同様の光ファイバーに
て補足する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、走査型
プローブ顕微鏡を用いる液体試料観察方法において、液
体の蒸発によるこの液体の濃度・組成変化、プローブに
おけるリーク電流の発生、及び液面のゆらぎによる悪影
響を排除することができ、安定な表面画像を得ることが
できる。
プローブ顕微鏡を用いる液体試料観察方法において、液
体の蒸発によるこの液体の濃度・組成変化、プローブに
おけるリーク電流の発生、及び液面のゆらぎによる悪影
響を排除することができ、安定な表面画像を得ることが
できる。
【図１】走査型プローブ顕微鏡を用いる、従来の液中試
料観察方法の構成を示す略図である。
料観察方法の構成を示す略図である。
【図２】液体揮発防止手段を備えた、本発明の方法の構
成を示す略図である。
成を示す略図である。
【図３】リーク電流の発生を防止する、本発明の方法の
構成を示す略図である。
構成を示す略図である。
１…光源 ２…カンチレバー ３…プローブ ４…プリズム ５…光検出器 ６…ミラー ７…支持部材 ８…試料 ９…液体 １０…容器 １１…圧電アクチュエータ １２…対向電極 １３…参照電極 １４…作用電極 １５…揮発防止手段 １６…電解液 １７…絶縁性液体 １８…ＳＴＭスキャナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１２Ｂ 21/08 Ｇ１２Ｂ 1/00 ６０１Ｄ Ｆターム(参考） 2F063 AA43 DA01 DA05 EA16 EB01 EB23 FA07 PA05 2F069 AA57 AA60 BB40 GG07 GG62 HH04 HH30 KK05 LL03 MM34
Claims (3)
- 【請求項１】 先端にプローブを配置したカンチレバー
と、このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバ
ーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて
対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化さ
せ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面
の表面画像を得て試料を観察する方法において、前記試
料が浸されている液体の表面にこの液体の揮発を防止す
る手段を施しておくことを特徴とする、液中試料観察方
法。 - 【請求項２】 先端にプローブを配置したカンチレバー
と、このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバ
ーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて
対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化さ
せ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面
の表面画像を得て試料を観察する方法において、前記試
料が浸されている液体の表面上にこの液体と混和しない
絶縁性液体の層を設け、前記プローブの先端部のみを前
記試料が浸されている液体に入れ、前記プローブの他の
部位を前記絶縁性の液体で覆うことを特徴とする、液中
試料観察方法。 - 【請求項３】 先端にプローブを配置したカンチレバー
と、このカンチレバーに光を当てる光源と、カンチレバ
ーからの反射光を検知する検知器とを備えた走査型プロ
ーブ顕微鏡を用い、液中の試料にプローブを接近させて
対向配置し、プローブと試料の間の相対位置を変化さ
せ、プローブと試料の間の相互作用に基づいて試料表面
の表面画像を得て試料を観察する方法において、光源か
らの光を、前記試料が浸されている液体と大気との界面
を通過させることなく、前記液体中で前記カンチレバー
にあて、かつ反射光を液体中で補足することを特徴とす
る、液中試料観察方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001093533A JP2002286614A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 走査型プローブ顕微鏡を用いた液中試料観察方法 |
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| US10/636,565 US6810721B2 (en) | 2001-03-28 | 2003-08-08 | Submerged sample observation apparatus and method |
| US10/636,564 US20040026618A1 (en) | 2001-03-28 | 2003-08-08 | Submerged sample observation apparatus and method |
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| JP2001093533A JP2002286614A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 走査型プローブ顕微鏡を用いた液中試料観察方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058231A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-19 | Shimadzu Corp | 液中試料の分析方法 |
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| JP5907484B2 (ja) * | 2010-07-08 | 2016-04-26 | 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 | 高速走査型プローブ顕微鏡を用いる合成高分子の観測方法 |
| US8563463B1 (en) * | 2012-06-29 | 2013-10-22 | Nissan North America, Inc. | Rapid synthesis of fuel cell catalyst using controlled microwave heating |
| US8950011B2 (en) | 2013-05-22 | 2015-02-03 | International Business Machines Corporation | Targeted sequencing of biomolecules by pulling through a liquid-liquid interface with an atomic force microscope |
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|---|---|---|---|---|
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| US5515719A (en) * | 1994-05-19 | 1996-05-14 | Molecular Imaging Corporation | Controlled force microscope for operation in liquids |
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| JP2936311B2 (ja) * | 1994-09-09 | 1999-08-23 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 液中観察機能付き走査型近視野原子間力顕微鏡 |
| US5744704A (en) * | 1995-06-07 | 1998-04-28 | The Regents, University Of California | Apparatus for imaging liquid and dielectric materials with scanning polarization force microscopy |
| JPH0954098A (ja) | 1995-08-14 | 1997-02-25 | Nikon Corp | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JPH09119939A (ja) | 1995-10-25 | 1997-05-06 | Olympus Optical Co Ltd | 液浸走査型プローブ顕微鏡装置 |
| JP2934739B2 (ja) * | 1996-02-20 | 1999-08-16 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 走査型近視野原子間力顕微鏡 |
| JPH10132829A (ja) | 1996-10-29 | 1998-05-22 | Nikon Corp | 走査型プローブ顕微鏡を用いた測定方法 |
| US5854487A (en) * | 1997-02-28 | 1998-12-29 | Park Scientific Instruments | Scanning probe microscope providing unobstructed top down and bottom up views |
-
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- 2002-03-19 US US10/099,986 patent/US6776031B2/en not_active Expired - Fee Related
-
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009058231A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-19 | Shimadzu Corp | 液中試料の分析方法 |
| US8037739B2 (en) | 2007-08-29 | 2011-10-18 | Shimadzu Corporation | Method for analyzing sample in liquid |
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| JPWO2013073186A1 (ja) * | 2011-11-15 | 2015-04-02 | 国立大学法人金沢大学 | 密閉型ａｆｍセル |
| US9110093B2 (en) | 2011-11-15 | 2015-08-18 | National University Corporation Kanazawa University | Sealed AFM cell |
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