SNOM

近接場光学顕微鏡(SNOM)

光学顕微鏡の分解能は,光の回折限界により限界があり,一般的に波長の半分のλ/2程度となります.しかし,近接場光学顕微鏡(SNOM)は,この回折限界を打ち破り,高分解能光学像を得ることができます.しかも,試料の前処理はほとんど必要ありません.

原 理

近接場光学顕微鏡では,励起レーザー光を励起波長より小さな直径を持った開口にフォーカスして照射すると,その開口の反対側にエバネッセント場(近接場)が発生します.試料との間隔を開口径より小さい距離で走査すると,透過光の光学分解能は,この開口径とほぼ同じになり,分解能として最高60~100 nmまでになります.光学像は,試料表面を1点1点もしくは,1ライン毎に走査することによって得られます.

アプリケーションとしてナノテクノロジーの分野,特にナノ光学の分野で使用されています.生命科学や材料科学の分野では,SNOMは不透明な試料に限らず,透明な試料に対しても微細構造の観察が行われています.蛍光観察手法を用いることによって,単一分子の観察も可能になっています.

独自のカンチレバを用いたWITecの近接場光学顕微鏡

独自SNOM対物レンズシステムと,穴付きカンチレバにより,WITecのSNOMは簡単に,回折限界を破る光学像を得ることができます.

WITecのSNOMは,独自で,特許化された高品質マイクロ構造のSNOMカンチレバを使用しています.このSNOMカンチレバは,探針Si製の中空ピラミッド構造でアルミのコートがされています.ピラミッドの先端に穴が開いた構造となっています.励起レーザー光は,ピラミッドの背面から先端にフォーカスするように照射します.このピラミッドの開き角が大きいため,一般的なファイバーを用いたSNOMプローブに比べて,同じ開口径でもスループットが著しく大きくなっています.確立したプロセス技術を使用し,ユーザーの個々の要求に応じて,さまざまな径のカンチレバが供給できます.ファイバー方式にくらべて,カンチレバタイプのSNOMセンサーは,z方向の力に対して柔軟で折れにくく,光てこ方式を用いたフィードバックで,探針-試料間の距離制御が正確に行えます.

これらすべての技術が,回折限界を超える信頼できる光学像を得る,近接場光学顕微鏡のプローブの取り扱いを簡単にそして扱いやすくしています.

右図:

01 レーザー
02 光ファイバー
03 SNOMカンチレバー
04 フリップミラー
05 光ファイバー
06 検出器
07 高感度ビデオカメラ
08 白色LEDケラー照明
09 カラービデオカメラ
10 コレクションモード検出時ファイバーコネクタ
11 光てこ用レーザーファイバーコネクタ
12 4分割フォトダイオード

 

 

下図:

[A] SNOMカンチレバ,試料観察用ビデオカメラ
[B] カンチレバビラミッド部側面
[C] SNOMカンチレバSEM写真
[D] SNOMカンチレバピラミッド頂部の開口部のSEM像
[E] SNOMカンチレバウェハー

WITec SNOM Beam Path

光学系統図

WITec SNOM Cantilever

WITec独自のSNOMカンチレバ

WITecが提供するSNOMとの組み合わせ

WITecのシステムは,モジュール設計思想に基づいており,さまざまなイメージング機能,例えばラマンイメージング,蛍光,発光,原子間力顕微鏡(AFM),近接場光学顕微鏡(SNOM)を1台の装置に組み込むことができ,試料をより総合的に分析することができます.モードの切り替えは,顕微鏡のレボルバーを回すだけです.

Nearfield Raman WorkingPrinciple

SNOMラマンイメージング

SNOMラマンイメージング法は,近接場光学顕微鏡(SNOM)の分解能でラマン分光を行う特殊な手法です.このようにSNOMラマンイメージング法は,超高分解能のラマンイメージを得ることができます.特に空間分解能として100nm以下の分解能を得ることができます.

カンチレバ方式を用いたSNOMシステムと,高スループット分光器との組み合わせでWITecのSNOMラマンシステムは,他の追従を許さない高感度,高画質を1台の装置で実現しています.

原理

励起レーザー光は,SNOMカンチレバの開口部にフォーカスするように照射し,カンチレバ先端に近接場(エバネッセント場)が生じさせます.試料はピエゾスキャナで走査され,透過光を画素毎もしくは,ライン毎に分光してラマンイメージを得ます.透過光の光学分解能は, 開口径(<100nm)とほぼ同じとなります.光てこ法を用いたAFMコンタクトモードでカンチレバは,常に試料表面に接触した状態で走査され,表面形状像も同時に取得されます.

WITec SNOM Imaging Systems

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