エバネセント場の力による高分解能検出に関する研究

利用倏逝场的力量进行高分辨率探测的研究

基本信息

批准号：
10135218
负责人：
菅原康弘
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1) 探針に働く力の高感度検出の実現高分解能なフォトン原子間力顕微鏡を実現するためには、探針に働く微弱な力を高感度に検出する必要がある。そこで、まず、現有の振動振幅安定化回路にノイズ成分の極めて少ない可変ゲインアンプを導入し、超安定な振動振幅を実現した。また、現有の周波数復調回路を改良し、超高感度な周波数検出を実現した。2) 超安定なエバネッセント場の実現超高分解能を有するフォトン原子間力顕微鏡を実現するためには、超安定なエバネッセント場を実現する必要がある。そこで、光学レンズやプリズム表面での不要反射を極限まで低減するように照射光学系を改良し、光源の安定化を実現する。3) エバネッセント光の散乱過程に関する基礎的検討力だけでなく、散乱光の強度やスペクトラムも同時に測定し、エバネッセント光の散乱過程における力の発生機構を検討した。4) 空間分解能を向上させるための指針の取得エバネッセント光から力への変換効率や空間分解能を制限している因子を検討し、フォトン原子間力顕微鏡の空間分解能を向上させるためには、探針と試料表面との接触電位差を補償する必要があることを見いだした。また、そのための方法を新たに考案した。6) フォトン原子間力顕微鏡の性能評価試料として直径50nm程度のラテックス球を取り上げ、フォトン原子間力顕微鏡の垂直方向および水平方向の分解能を評価した。

1) 实现对作用在尖端的力的高灵敏度检测为了实现高分辨率的光子原子力显微镜，需要高灵敏度地检测作用在尖端的微弱的力。因此，我们首先在现有的振幅稳定电路中引入噪声成分极低的可变增益放大器，以实现超稳定的振幅。此外，通过改进现有的频率解调电路，我们实现了超高灵敏度的频率检测。 2）超稳定倏逝场的实现为了实现超高分辨率的光子原子力显微镜，需要实现超稳定倏逝场。因此，对照射光学系统进行了改进，以尽量减少光学透镜和棱镜表面上不必要的反射，从而稳定光源。 3）除了对倏逝光散射过程进行基础研究外，我们还测量了散射光的强度和光谱，并研究了倏逝光散射过程中力的产生机制。 4）获得提高空间分辨率的指导方针我们研究了倏逝光到力的转换效率以及限制空间分辨率的因素，为了提高光子原子力显微镜的空间分辨率，我们发现有必要补偿表面与样品表面之间的接触电位差。为此，我们还设计了一种新方法。 6)光子原子力显微镜性能评价以直径约50nm的乳胶球为样品，评价光子原子力显微镜的垂直和水平分辨率。