光源を検出器として利用する計測法

使用光源作为检测器的测量方法

基本信息

批准号：
08875084
负责人：
河田聡
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,光源を検出器として利用する計測法とし、半導体レーザーを用いたレーザー・フィードバック顕微鏡および、微小球プローブを用いた走査型摩擦力顕微鏡に関する研究を行った。前者については、レーザー・フィードバック顕微鏡を用いた試料の観察を行い,試料の反射率分布および3次元構造に対する応答の計測を行った.本顕微鏡は,半導体レーザーおよびレーザーを集光するレンズのみで構成されている.試料からレーザーへの戻り光により,レーザーが誘導放出されるためレーザーの発振状態を測定する.この原理により本顕微鏡では試料の凹凸を観察することができる.本顕微鏡は,構成が簡単なだけでなく,レーザーの射出光が微少であるため共焦点顕微鏡におけるピンホールと同等の効果つまり光軸方向の分解能を持つ.我々は,本顕微鏡を用いて集積回路の凹凸の計測に成功した.さらに,半導体レーザーを閾値電流以下で駆動した場合,光軸方向の応答が向上することも実験的に確認した.実験では,閾値電流以下で半導体レーザーを駆動した場合,その光軸方向の分解能は閾値電極以上で駆動した場合の約4倍に向上した.レーザー放射圧により制御されたプローブによる走査型摩擦力顕微鏡については,その摩擦力を実験的,理論的に求めた.本顕微鏡では,レーザー放射圧により微粒子が捕捉されることを利用し,その微粒子をプローブとして用いている.捕捉されている微粒子は,試料の摩擦力あるいは粘性力等によって捕捉位置からわずかにずれるこのずれ量を測定することによりpNオーダーの摩擦力あるいは粘性力等を測定することができる.この際プローブとしては金属微粒子を用いる.微粒子を捕捉している場合金属微粒子近傍には非伝搬の電磁場が局在しており,試料表面を走査すると試料の形状によって局在場が散乱される.この散乱光強度を測定することにより,試料の形状を測定することができる.本手法の特徴は,微粒子はpNオーダーの力で捕捉されていることから,生体試料を傷つけることなくその表面形状を計測できることである.

在这项研究中，我们使用半导体激光器和扫描摩擦力显微镜使用微球探针使用测量方法，使用光源作为检测器进行了一项研究激光反馈显微镜。对于前者，我们使用激光反馈显微镜观察了样品，以测量样品的反射率分布和对三维结构的响应。该显微镜仅由半导体激光器和聚焦激光器的镜头组成。从样品返回到激光器的光刺激激光，因此测量激光的振荡状态。该原理使我们能够观察样本的不均匀性。该显微镜不仅在结构上很简单，而且具有与共聚焦显微镜中的针孔相同的作用，即在光轴方向上的分辨率。我们已经成功地测量了使用此显微镜的集成电路的不平衡。此外，我们还确认，当半导体激光器驱动到阈值以下时，光轴方向上的响应会有所改善。在实验中，当半导体激光器在阈值以下驱动时，光轴方向的分辨率约为四倍，当半导体激光器驱动到阈值以下时。实验和理论上确定了使用激光辐射压力控制的探针改善的摩擦力显微镜。在此显微镜中，微粒的摩擦力用于通过使用微粒作为探针来捕获细颗粒。由于样品的摩擦力或粘度力稍微测量偏离捕获位置的偏差量，可以测量PN顺序的摩擦力或粘度力的摩擦力或粘度力。在这种情况下，金属颗粒被用作探针。当捕获粒子时，将非传播电磁场定位在金属颗粒附近，当扫描样品表面时，局部场就会被样品的形状散射。通过测量散射的光强度，可以测量样品的形状。该技术的特征是细颗粒是通过PN阶的力捕获的，因此可以在不损害生物样品的情况下测量表面形状。