定 肉眼 見 い 物体 ，顕微鏡 使う 見
。顕微鏡 電子顕微鏡や 顕微鏡 様々あ ， ュ 学顕微鏡 あ う。 学顕微鏡 利点 ，試料 電子状態
密接 関係 色 情報 得 いう あ 。 学顕微
鏡 ， 試料 ン 集 照射 ，試料 透過
射 散乱 や試料 発 蛍 ン 集 ， 検
出 対象物 観察 。 要 ，集
， 対象物 明瞭 観察 いう あ 。 ，従来 学顕微鏡 い 像 見え 大 用い
波長 決 う 回折限界 。像 見え ，
点 源 識 意味 ， 点 源間 距 空
間 解能 。 Rayleigh 基準
δ = 0.61λ
NA (3.1)
[26]。 ，λ 用い 波長 あ 。 ，NA 対物 ン 開
数 あ ， 入射角 あ θ び試料 ン 間 媒質 屈折率n 用い
NA = n sinθ え 。NA = 0.9 n = 1，θ ≈ 64.2º 場合，可視 波長
380-780 nm 領域 空間 解能 260-530 nm程 。100 nm程
大 構 立 い 場合，従来 学顕微鏡 用い 構 全
体 学特性 計測 可能 あ ， 構 端や中央 い 局所的 学特性 計測 可能 あ 。
定 従来 学顕微鏡 超え 空間 解能 学測 実現
， 質的 異 原理 基 手法 必要 あ ，SNOM
あ 。高い空間 解能 SNOM 使え ， 研究 研究課題 あ 構 体 局所的 学応答 直接測 可能 。以 ，SNOM 原理 い 体的 説明 。
3.1.1 光 回折限界を超えた空間分解能 実現
定 ン 用い 従来 学顕微鏡 空間 解能 波長 制限 う原 因 回折限界 あ 。 回折限界 ， 波 性質 回
折 関係 。 回折 ，例え ， 透明 開 形
孔 通 ，孔 通 抜 後 広 現象 あ 。 ン 集 際， ン 寸法 限 あ 孔 役割 兼 う。回
折 広 ，集 面 点 ， や う。 ， ン
集 限界 あ ， 回折限界 あ 。
定 ，運動 p = hk/2π 子 対 Heisenberg 確 性関係∆r･∆p ~
h 用い 性的 説明 r p 子 置 運動 あ 。
，h ン 数，k 空間周波数 あ 。 確 性関係 k 書 換え
∆r·∆k ~ 2π (3.2)
。 3.1(a) 示 い う ，xy方向 子 領域，即 ，集
3.1: (a) ン 用い 場合 集 。(b)微 開 用い 近
接場 発生。
∆rxy 書 。 ，自 空間 伝播 子 xy方向 空間 周波数kxy [−|k|sinθ,…,+|k|sinθ] 範 持 ，∆kxy = 2|k|sinθ あ 。
∆rxy·∆kxy = ∆rxy·2k sinθ ~ 2π (3.3a)
∆rxy ~ 0.5λ
NA (3.3b)
。 ，|k| = 2πn/λ あ 。 ，集 ，∆kxy 決
， 波長 制限 わ 。 ，∆kxy 十 大
， や集 波長 制限 ， 波長 大 超え
空間 解能 実現 。 ，∆kxy 試料 対 入射角 θ 関係 い 。入射角 高値 原理的 90º あ ，空間 伝播 用
い 限 ∆kxy 大 2|k|以 限 。
定 う 状況 あ 波長 制限 ∆kxy 十 大
う 。 ， 物質 表面 局 ，表面 急激 強 減衰 う 状況 実現 。 う 近接場 ，波長
開 や 粒子 用い 発生 知 い 3.1(b) [27]。
以 ， 数式 説明 。空間周波数 k 持 電場 E =
E0exp(ikr) 表現 。 ，E0 振幅 ，exp(ikr) 相 表 。|k|
，xy方向 空間周波数kxy z方向 空間周波数kz 用い ，k 2 = kxy2 +kz2 書
， 変形 ，
kz = k2-kxy2 (3.4)
。kz 実数 あ 時， 電場 z方向 相 exp(ikzz) ，z方向 沿 振動 空間 伝播 。 場合，|k| > |kxy| 成 立 ，∆kxy
大 2|k|以 限 。 方 ，kz 虚数 あ 時， 電場 z 方向
相 exp(-kzz) ，z方向 沿 電場 振幅 指数関数的 減衰 ，
空間的 局 。 場合，|k| < |kxy| 成 立 ，∆kxy 大
2|k|以 。 ，|kz| 大 大 い ， 空間的 局 強い
，∆kxy 大 値 。
定 特筆 ，近接場 波長 依 ，近接場 発生
源 開 ， 粒子 決 いう あ 。従来 学顕微
鏡 ， ン 屈折率 波長 異 ，波長 集 置 変 わ う色 差 あ 。近接場 用い ，色 差 ，高い空間 解能 幅広い 領域 情報 得 。
3.1.2 走査型近接場光学顕微鏡を用いた ノ ン 原理 定 SNOM 伝搬 近接場 用い ， 回折限界 超え 高い空 間 解能 ン 可能 。前述 う ，SNOM 要 あ 近接場 発生 ， 開 や 探針 用い 方法 あ 。 研究 ，
学 ン 鋭 開 近傍 金 施
開 型近接場 日 株式会社 購入 ，用い 。近接場
型的 開 100 nm あ ，従 ，SNOM 得 空間 解能
100 nm程 あ 。
定 近接場 空間 伝播 い あ ，物質 相互作用 散乱
空間 伝播
， 検出器 使
検出 。 ，近
接場 端 発生
近接場
開 程 あ
，試料 十
近 必要 あ 。
研究 ， shear-force 法 基 い 学
用い 試料− 間 距 1-10 nm程 保 3.2 。 ，
制御 PID Proportional-Integral-Differential 制御法 使用 比例
ン：-0.0012，積 ン：20 sec-1，微 ン：120 sec，PID制御間隔：1 msec 。 以 ， 体的 方法 い 説明 。 近接場 機械的 共鳴周
波数 35-45 kHz 水 方向 振動 。試料 近
両者 間 種 摩擦力 働 ，
振幅 変 。 振幅 信 利用 ，
振幅 う 試料 鉛直方向 z 方向 置
微調整 ，試料− 間 距 保 。 振幅 ，
照射 ， 射 四 割 検出 ，
共振周波数 ン検出 計測 Stanford Research
Systems ン ン SR830 使用 。 試料 水 方向
xy方向 次元的 走査 次元 学 次元 形態
構築 xy方向 ン Queensgate NPS3330，
z方向 MESS-TEK M-2655 使用 。
3.2: 利用 試料− 間
距 制御 模式 。
定 SNOM 測 大 あ 3.3 。測 長 所 短所 あ ，研究目的 測 ぶ必要 あ 。特 ，近
接場 ， 開 形状 歪 等 偏 状態 乱 ，
偏 計測 注意 必要 あ 。 (1) 照射
定 近接場 端 発生 近接場 試料 局所励起 ，透過 や 蛍 対物 ン 集 ，検出 方法 あ 。透明試料基 適用可能
あ 。検出 解析方法 自 あ 。例え ，高精 偏 状態 決 可能 あ 。
(2) 集
定 伝播 試料 励起 ，試料近傍 発生 近接場 近接場
集 ，検出 方法 あ 。透明試料基 適用可能 あ 。試料 励 起方法 自 あ 。例え ，高純 偏 用い 試料 励起 可 能 あ 。
(3) 照射−集
定 近接場 端 発生 近接場 試料 局所励起 ，試料近傍 発生 近接場 近接場 集 ，検出 方法 あ 。 透明試料 基 適用可能 あ 。 ，励起 検出 用い 行う
多 ， 場合，入射 背景 信 混入 ，信 対雑音比
向 必要 。
定 研究 い ，筆者 物質 局所的 CD測 集 用い 第 章参照 。 ，試料 純粋 CD 測 高純 偏 用い 必 要 あ あ 。 ， 物質近傍 偏 状態 測 照射
用い 第 章参照 。 ，試料 透過 偏 状態 精 良 解 析 必要 あ あ 。
3.3: SNOM 測 。