【応用】近接場光学顕微鏡

物体から”漏れ出る光”を近接場光と呼びます。この現象を応用して高分解能な像を得ることができる顕微鏡が近接場光学顕微鏡(SNOM:Scanning Near-field Optical Microscope)です。

通常の顕微鏡ではコヒーレントな光を用いても可視光の場合、サブμm程度の分解能が限界です。それは、得られる像の分解能が回折と波長で制限されているためです。

しかし、同じ光を使っても近接場光を使うとより高い分解能が得られます。

プローブとなる光学素子に所定の角度で光を当てると、光学素子の外側近傍でエバネッセント光という”電磁波の漏れ”が発生します。この電磁場内に他の物体があると電磁場が乱されます。この乱れを検出することで物体のあり/なしを判別できます。「光学素子の近傍」とは、使用する光の波長程度ですので、非測定物の極々近くまでプローブの光学素子を接近させる必要があります。

2次元的な範囲を観察するためには、プローブを平面内で走査する必要があります。

技術的にこの顕微鏡をいかに実現するかは、微小なプローブを正確に作り、それを2次元的に走査する難しさがあります。プローブは光ファイバー先端を加工したものが多く見られます。光源はArレーザーなどが用いられ、分解能は10nm程度を実現しています。

この近接場光学顕微鏡は、その原理から細かく分けるといくつかに分類されます。プローブとしてプリズムを利用して入射光の全反射を利用する”フォトン走査型トンネル顕微鏡”、AFMのカンチレバー先端での近接場を利用する”無開口近接場顕微鏡”、磁気光学的に測定を行う”近接場磁気光学顕微鏡”などが、研究開発されています。

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