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近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡 UPDATE

国内特許コード P170014170
整理番号 S2015-2103-N0
掲載日 2017年5月30日
出願番号 特願2015-194551
公開番号 特開2017-067650
出願日 平成27年9月30日(2015.9.30)
公開日 平成29年4月6日(2017.4.6)
発明者
  • 安 東秀
出願人
  • 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
発明の名称 近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡 UPDATE
発明の概要 【課題】NV中心からの蛍光の検出効率を向上できる近接場プローブ構造を提供する。
【解決手段】近接場プローブ構造は、窒素-空孔複合体中心を含有するダイヤモンド部材と、窒素-空孔複合体中心に近接場下で励起光を照射し、励起光により窒素-空孔複合体中心から近接場下で生じた蛍光を取り出すことができるように、ダイヤモンド部材に対して固定的に配置された光照射取出部材と、を有する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


窒素-空孔複合体中心(NV中心)を含有するナノダイヤモンド粒子やダイヤモンドロッドを用いた光検出磁気共鳴センサーを、走査プローブ顕微鏡装置のプローブ先端に付加することで、ナノスケールでの磁性体や常磁性体単一電子スピンからの漏洩磁場検出が試みられている(非特許文献1、2参照)。



ナノダイヤモンド粒子を用いた光検出磁気共鳴センサーに関連して、ナノダイヤモンド粒子を細胞中に取り込み計測する手法が提案されている(特許文献1参照)。



光ファイバーを用いた近接場プローブが提案されている(特許文献2参照)。



NV中心を含有するナノダイヤモンド粒子やダイヤモンドロッドを用いたセンサーにおいて、従来、励起光を対物レンズを介してNV中心に照射し、NV中心からの蛍光を対物レンズを介して集光し検出する、遠視野法による光照射検出技術が用いられている。



しかしながら、このような技術は、例えば、蛍光検出において対物レンズの集光効率が低い(NAの上限値は1.45程度である)ため全蛍光の1%未満しか検出できない等の課題を有している。

産業上の利用分野


本発明は、近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
窒素-空孔複合体中心を含有するダイヤモンド部材と、
前記窒素-空孔複合体中心に近接場下で励起光を照射し、前記励起光により前記窒素-空孔複合体中心から近接場下で生じた蛍光を取り出すことができるように、前記ダイヤモンド部材に対して固定的に配置された光照射取出部材と、
を有する近接場プローブ構造。

【請求項2】
前記ダイヤモンド部材は、単一の前記窒素-空孔複合体中心を含有する請求項1に記載の近接場プローブ構造。

【請求項3】
前記光照射取出部材は、光ファイバープローブであり、
前記ダイヤモンド部材は、前記光ファイバープローブの先端部に取り付けられたナノダイヤモンド粒子である請求項1または2に記載の近接場プローブ構造。

【請求項4】
前記光照射取出部材は、光ファイバーに接続され、先端に向かって細くなる形状を有するダイヤモンドロッドの根元側部分であり、
前記ダイヤモンド部材は、前記ダイヤモンドロッドの前記根元側部分よりも先端側に配置された先端側部分である請求項1または2に記載の近接場プローブ構造。

【請求項5】
前記先端側部分の先端側の端面は、(111)面である請求項4に記載の近接場プローブ構造。

【請求項6】
前記ダイヤモンドロッドの外面に、光を内側に反射させる反射膜が形成されている請求項4または5に記載の近接場プローブ構造。

【請求項7】
試料の観察に用いられるプローブ機構と、
前記試料と前記プローブ機構との相対的な位置を制御する走査機構と、
を有し、
前記プローブ機構は、
窒素-空孔複合体中心を含有するダイヤモンド部材と、
前記窒素-空孔複合体中心に近接場下で励起光を照射し、前記励起光により前記窒素-空孔複合体中心から近接場下で生じた蛍光を取り出すことができるように、前記ダイヤモンド部材に対して固定的に配置された光照射取出部材と、
を有する近接場プローブ構造
を有する、走査プローブ顕微鏡。

【請求項8】
前記励起光を出射する光源と、
前記蛍光を検出する検出器と、
をさらに有する請求項7に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項9】
前記窒素-空孔複合体中心にマイクロ波を照射するためのマイクロ波源
をさらに有する請求項7または8に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項10】
磁場を印加する磁場印加装置
をさらに有する請求項7~9のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項11】
前記走査プローブ顕微鏡は、原子間力顕微鏡である請求項7~10のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項12】
前記走査プローブ顕微鏡は、周波数変調型原子間力顕微鏡である請求項7~11のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015194551thum.jpg
出願権利状態 公開
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