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近接場光によって生じる種々の光誘起相互作用力を散逸力変調によって検出する新しい高感度・高分解能ダイナミックモード原子間力顕微鏡/近接場光学顕微鏡(DFM/SNOM)を構築するために、高感度な力検出が可能な周波数変調(FM)検出制御法を採用し、さらにDFMにおける2種類(光てこ法、自己検出法)の微小変位検出を用いた新たなDFM/SNOM装置を開発する。
まず簡易真空圧力下対応のFM-DFM装置を用い、光誘起相互作用力を高感度に計測するための散逸力変調を測定系として構築する。ここで独自に提案している新しい測定系は、共振周波数で振動させるためのカンチレバー励振信号を、ミキサ回路により変調周波数で、振幅変調する。そして直ちにレーザ変調ドライバにより、入射レーザ光が強度変調される。レーザ光はダブプリズムに入射し、エバネッセント光照明された部分にサンプルを導入・配置する。FM-DFMにより探針-試料間距離が安定制御しているカンチレバーの探針は、光相互作用力により変位する。その際の振動振幅の変化を変調周波数でロックイン検出することで、高感度に力計測されることとなる。
測定系の実現には、振幅変調用ミキサ回路、電流-電圧変換回路、整流回路、振幅調整回路などの電子回路の作製、また測定環境を実現するためにダブプリズム・ホルダ、カンチレバー・ホルダを適宜、アルミ資材から機械加工する。またレーザ変調ドライバ、ロックイン検出器を現有の顕微鏡システムに組み込むことで、DFM/SNOMが構築できる。さらに散逸エネルギーの正確な計測が本課題における要素技術であり、カンチレバーの振動振幅の精密な制御・検出が重要となる。そこでプローブとして光学ノイズのない自己検出型カンチレバー(圧電カンチレバー)を採用する。
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