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NEAR-FIELD PROBE STRUCTURE AND SCANNING PROBE MICROSCOPE

Patent code P170014170
File No. S2015-2103-N0
Posted date May 30, 2017
Application number P2015-194551
Publication number P2017-067650A
Patent number P6671745
Date of filing Sep 30, 2015
Date of publication of application Apr 6, 2017
Date of registration Mar 6, 2020
Inventor
  • (In Japanese)安 東秀
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
Title NEAR-FIELD PROBE STRUCTURE AND SCANNING PROBE MICROSCOPE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a near-field probe structure capable of improving detection efficiency of fluorescence from a NV center.
SOLUTION: A near-field probe structure includes a diamond member having a nitrogen-hole complex center and a light radiation taking-out member that is disposed fixedly relative to the diamond member so that excitation light is radiated onto the nitrogen-hole complex center in a near-field and fluorescence generated in the near field can be taken out from the nitrogen-hole complex center by the excitation light.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、
を有し、
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り、単一の前記窒素-空孔複合体中心を含有し、
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おり、
前記ダイヤモンドロッドの前記先端側部分の先端で、前記反射膜に開口が形成されている、近接場プローブ構造。

【請求項2】
 
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、
光照射検出装置と、
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
を有し、
前記光照射検出装置は、
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、
一端側が前記光源および前記検出器に接続され、他端側が前記光照射取出部材に接続された光ファイバーと、
を有し、
前記光照射取出部材は、前記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り、
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おり、
前記ダイヤモンドロッドの前記先端側部分の先端で、前記反射膜に開口が形成されている、走査プローブ顕微鏡。

【請求項3】
 
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2に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項4】
 
前記先端側部分の先端側の端面は、(111)面である請求項2または3に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項5】
 
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2~4のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項6】
 
磁場を印加する磁場印加装置
をさらに有する請求項2~5のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項7】
 
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2~6のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。

【請求項8】
 
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2~7のいずれか1項に記載の走査プローブ顕微鏡。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015194551thum.jpg
State of application right Registered
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