KR102634125B1 - Photo-induced force microcscope having optics module causing total reflection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼록렌즈, 미러, 프리즘과 같은 광학 부품을 이용하여 종단에서 광을 집속시키면서 전반사를 일으키게 함으로써 시료에 대해 광유도력을 발생시키고 이를 측정하는 광유도력 현미경에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광유도력 현미경은, 시료의 표면을 따라 탐침이 추종될 수 있도록 구성되는 스캐닝 프로브 장치 및 상기 시료의 특정 위치에 변조된 광을 조사할 수 있도록 구성되는 광원을 포함한다. 상기 광유도력 현미경은, 상기 광원으로부터의 광은 볼록렌즈를 통과하여, 제1 미러와 제2 미러에 순차적으로 반사되어 프리즘의 한면을 통과한 후 다른 한면에 대해 전반사를 발생시키도록, 상기 볼록렌즈, 상기 제1 미러, 상기 제2 미러 및 상기 프리즘이 배치되며, 전반사가 일어나는 상기 프리즘의 다른 한면의 외측으로는 유체가 위치하며, 상기 유체 속에 상기 탐침이 위치한다.
본 발명에 따르면, 원하는 위치에 광을 집속시켜 간편하게 광유도력을 발생시킬 수 있고, 물과 같은 액체 내에 탐침을 배치하여 시료의 특성을 측정하는 등 특수한 환경에서의 측정이 가능하다.The present invention relates to a light-induced force microscope that generates and measures light-induced force on a sample by focusing light at the end and causing total reflection using optical components such as convex lenses, mirrors, and prisms.
A light-induced force microscope according to an embodiment of the present invention includes a scanning probe device configured to allow a probe to follow the surface of a sample, and a light source configured to irradiate modulated light to a specific location of the sample. . The optical induction force microscope uses a convex lens such that light from the light source passes through the convex lens, is sequentially reflected by the first mirror and the second mirror, passes through one side of the prism, and then generates total reflection on the other side. , the first mirror, the second mirror, and the prism are disposed, a fluid is located outside the other side of the prism where total reflection occurs, and the probe is located in the fluid.
According to the present invention, light induction force can be easily generated by focusing light at a desired location, and measurement in special environments, such as measuring the characteristics of a sample by placing a probe in a liquid such as water, is possible.
Description
본 발명은 광유도력 현미경에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 볼록렌즈, 미러, 프리즘과 같은 광학 부품을 이용하여 종단에서 광을 집속시키면서 전반사를 일으키게 함으로써 시료에 대해 광유도력을 발생시키고 이를 측정하는 광유도력 현미경에 관한 것이다.The present invention relates to a light-induced force microscope, and more specifically, a light-induced force that generates and measures light-induced force on a sample by focusing light at the end and causing total reflection using optical components such as convex lenses, mirrors, and prisms. It's about microscopes.
백금과 같은 금속으로 코팅된 탐침과 시료 사이에 레이저를 쏘면 근접장이라는 강한 빛이 형성되고, 이 빛에 의해 미세한 힘이 탐침에 발생하게 되는데, 이 힘을 통해 시료의 특성을 측정하는 장치가 광유도력 현미경 (PiFM; Photo-induced Force Microscope) 이다.When a laser is fired between a probe coated with a metal such as platinum and a sample, a strong light called a near field is formed, and this light generates a subtle force on the probe. A device that measures the characteristics of the sample through this force is called photoinduction force. It is a microscope (PiFM; Photo-induced Force Microscope).
이러한 광유도력 현미경은 탐침을 사용하여 시료의 특성을 측정하는데 일반적인 원자현미경 (AFM; Atomic Force Microscope) 을 기반으로 제작될 수 있다. 즉, 광유도력 현미경으로서 원자현미경은 나노 스케일의 분광학 (spectroscopy) 영역까지 확장될 수 있다.This light-induced force microscope measures the characteristics of a sample using a probe and can be manufactured based on a general atomic force microscope (AFM). In other words, atomic force microscopy, as a light-induced force microscope, can be expanded to the nanoscale spectroscopy area.
광유도력 현미경은 레이저에 의한 시료의 국부 분극 (local polarization) 에 의해 야기되는 탐침과 시료 사이의 고도로 국부적인 힘을 측정한다. 이러한 광유도력 (photo-induced force) 를 측정하기 위해서 원자현미경의 비접촉 모드 (noncontact mode) 혹은 탭핑 모드 (tapping mode) 를 활용하는데, 탐침이 시료의 표면을 추종하기 위한 진동 모드와 광유도력을 측정하기 위한 진동 모드를 설정하고, 이 두가지 진동 모드를 활용하여 두가지 힘을 독립적으로 측정한다.Photoinductive force microscopy measures highly localized forces between a probe and a sample caused by local polarization of the sample by a laser. To measure this photo-induced force, the noncontact mode or tapping mode of an atomic force microscope is used, and the probe measures the vibration mode and photo-induced force for tracking the surface of the sample. Set the vibration mode for the sensor and measure the two forces independently using these two vibration modes.
도 1은 일반적인 광유도력 현미경의 구성을 나타낸다.Figure 1 shows the configuration of a general light-induced force microscope.
도 1을 참조하면, 일반적인 광유도력 현미경 (100) 은, 스캐닝 프로브 장치 (110) 를 포함한다. 스캐닝 프로브 장치 (110) 는 탐침 (11) 이 달린 캔틸레버 (12) 의 진동 또는 휨을 측정할 수 있는 광학 시스템을 가지며, 이 광학 시스템은 레이저 발생 유닛 (111) 과 디텍터 (detector, 112) 를 포함한다.Referring to FIG. 1, a general light-induced force microscope 100 includes a scanning probe device 110. The scanning probe device 110 has an optical system capable of measuring the vibration or deflection of the cantilever 12 with the probe 11, and this optical system includes a laser generating unit 111 and a detector 112. .
레이저 발생 유닛 (111) 에서는 레이저 광을 캔틸레버 (12) 의 표면에 조사하고, 캔틸레버 (12) 의 표면으로부터 반사된 레이저 광은 PSPD (Position Sensitive Photo Detector) 와 같은 2축의 디텍터 (112) 에 맺힌다. 이러한 디텍터 (112) 에서 검출되는 신호는 제어를 위해 컨트롤러로 보내진다.The laser generation unit 111 radiates laser light to the surface of the cantilever 12, and the laser light reflected from the surface of the cantilever 12 is focused on a two-axis detector 112 such as a PSPD (Position Sensitive Photo Detector). The signal detected by the detector 112 is sent to the controller for control.
또한, 광유도력 현미경 (100) 은 시료 (1) 에 변조된 광을 조사하는 광원 (120) 을 포함한다. 광원 (120) 으로부터의 광은 파라볼릭 미러 (121) 를 거쳐 시료 (1) 에 입사된다.Additionally, the photoinductive force microscope 100 includes a light source 120 that irradiates the sample 1 with modulated light. Light from the light source 120 is incident on the sample 1 through the parabolic mirror 121.
그러나, 파라볼릭 미러 (121) 를 활용하는 기존의 광 경로 형성 방식은 원하는 위치에 광을 집속시키기가 어렵고, 탐침 (11) 을 물과 같은 유체에 침지시켜 측정을 하는 특정 측정 모드에서는 적용하기 어려운 단점을 가진다.However, the existing optical path formation method using the parabolic mirror 121 is difficult to focus light on the desired location, and is difficult to apply in a specific measurement mode in which measurement is performed by immersing the probe 11 in a fluid such as water. It has disadvantages.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 볼록렌즈, 미러, 프리즘과 같은 광학 부품을 이용하여 종단에서 광을 집속시키면서 전반사를 일으키게 함으로써 시료에 대해 광유도력을 발생시키고 이를 측정하는 광유도력 현미경을 제공함에 있다.The present invention was developed to solve the above problems, and uses optical components such as convex lenses, mirrors, and prisms to focus light at the end and cause total reflection, thereby generating an optical induction force for the sample and measuring it. To provide a power microscope.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광유도력 현미경은, 시료의 표면을 따라 탐침이 추종될 수 있도록 구성되는 스캐닝 프로브 장치 및 상기 시료의 특정 위치에 변조된 광을 조사할 수 있도록 구성되는 광원을 포함한다. 상기 광유도력 현미경은, 상기 광원으로부터의 광은 볼록렌즈를 통과하여, 제1 미러와 제2 미러에 순차적으로 반사되어 프리즘의 한면을 통과한 후 다른 한면에 대해 전반사를 발생시키도록, 상기 볼록렌즈, 상기 제1 미러, 상기 제2 미러 및 상기 프리즘이 배치되며, 전반사가 일어나는 상기 프리즘의 다른 한면의 외측으로는 유체가 위치하며, 상기 유체 속에 상기 탐침이 위치한다.The light-induced force microscope according to an embodiment of the present invention to solve the above problem includes a scanning probe device configured to allow the probe to follow the surface of the sample, and a device to irradiate modulated light to a specific location of the sample. Includes a light source. The optical induction force microscope uses a convex lens such that light from the light source passes through the convex lens, is sequentially reflected by the first mirror and the second mirror, passes through one side of the prism, and then generates total reflection on the other side. , the first mirror, the second mirror, and the prism are disposed, a fluid is located outside the other side of the prism where total reflection occurs, and the probe is located in the fluid.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 프리즘은 직각 프리즘으로 이루어지며, 길이가 같은 제1 광학면과 제2 광학면을 가지고 제1 광학면과 제2 광학면보다 긴 제3 광학면을 가지고, 상기 프리즘의 한면은 상기 제3 광학면이고, 상기 프리즘의 다른 한면은 상기 제1 광학면이도록, 상기 프리즘이 배치된다.According to another feature of the present invention, the prism is made of a right-angled prism, has a first optical surface and a second optical surface of the same length, and has a third optical surface longer than the first optical surface and the second optical surface, and the prism The prism is arranged so that one side of the prism is the third optical surface, and the other side of the prism is the first optical surface.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 미러, 상기 제2 미러 및 상기 프리즘은 하우징에 고정되며, 상기 볼록렌즈는 상기 광의 광경로 상에서 이동 가능하게 구성된다.According to another feature of the present invention, the first mirror, the second mirror, and the prism are fixed to a housing, and the convex lens is configured to be movable on the optical path of the light.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 하우징은 속이 비고 길게 형성되며, 상기 하우징 내부에 상기 제1 미러, 상기 제2 미러 및 상기 프리즘이 고정되고, 상기 볼록렌즈를 통과한 광은 상기 하우징의 길이 방향과 대략 평행하게 상기 하우징 내부로 입사되고, 상기 제2 미러는 상기 하우징의 길이 방향에 대해 대략 평행한 반사면을 가지도록 배치된다.According to another feature of the present invention, the housing is hollow and long, the first mirror, the second mirror, and the prism are fixed inside the housing, and the light passing through the convex lens is transmitted along the length of the housing. It is incident on the inside of the housing substantially parallel to the direction, and the second mirror is arranged to have a reflection surface substantially parallel to the longitudinal direction of the housing.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 미러의 반사면과 상기 제3 광학면이 이루는 각도가 45°를 이루도록 상기 프리즘이 배치된다.According to another feature of the present invention, the prism is arranged so that the angle between the reflective surface of the second mirror and the third optical surface is 45°.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 프리즘은 상기 유체보다 굴절률이 높다.According to another feature of the present invention, the prism has a higher refractive index than the fluid.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 볼록렌즈와 상기 프리즘은 셀레늄화아연 (ZnSe) 으로 이루어진다.According to another feature of the present invention, the convex lens and the prism are made of zinc selenide (ZnSe).
본 발명에 따르면, 원하는 위치에 광을 집속시켜 간편하게 광유도력을 발생시킬 수 있고, 물과 같은 액체 내에 탐침을 배치하여 시료의 특성을 측정하는 등 특수한 환경에서의 측정이 가능하다.According to the present invention, light induction force can be easily generated by focusing light at a desired location, and measurement in special environments, such as measuring the characteristics of a sample by placing a probe in a liquid such as water, is possible.
도 1은 일반적인 광유도력 현미경의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학모듈을 포함하는 광유도력 현미경의 개략적인 측단면도를 도시한다.Figure 1 shows the configuration of a general light-induced force microscope.
Figure 2 shows a schematic side cross-sectional view of a light-induced force microscope including an optical module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 아울러, 제1 코팅 후 제2 코팅을 행한다 기재하였더라도, 그 반대의 순서로 코팅을 행하는 것도 본 발명의 기술적 사상 내에 포함되는 것은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention. In addition, even though it is described that the second coating is performed after the first coating, it goes without saying that coating in the reverse order is also included within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.When using reference numerals in this specification, even if the drawings are different, if the same configuration is shown, the same reference numerals are used whenever possible.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The size and thickness of each component shown in the drawings are shown for convenience of explanation, and the present invention is not necessarily limited to the size and thickness of the components shown.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학모듈을 포함하는 광유도력 현미경의 개략적인 측단면도를 도시한다.Figure 2 shows a schematic side cross-sectional view of a light-induced force microscope including an optical module according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 광학모듈 (200) 은 제1 모듈 (210) 과 제2 모듈 (220) 을 포함한다.Referring to FIG. 2, the optical module 200 includes a first module 210 and a second module 220.
제1 모듈 (210) 은 하우징 (211), 제1 미러 (212), 제2 미러 (213) 및 프리즘 (214) 을 포함하고, 제2 모듈 (220) 은 하우징 (221), 볼록렌즈 (222) 를 포함한다.The first module 210 includes a housing 211, a first mirror 212, a second mirror 213, and a prism 214, and the second module 220 includes a housing 221 and a convex lens 222. ) includes.
하우징 (211) 및 하우징 (221) 은 속이 비고 길게 형성되며, 예를 들어 중공이 원형, 사각형 등으로 형성될 수 있다. 하우징 (211) 내부에 제1 미러 (212), 제2 미러 (213) 및 프리즘 (214) 이 고정된다. The housing 211 and the housing 221 are hollow and long, and for example, the hollow can be formed in a circular, square, etc. shape. A first mirror 212, a second mirror 213, and a prism 214 are fixed inside the housing 211.
프리즘 (214) 은 직각 프리즘으로 이루어지며, 길이가 같은 제1 광학면 (214a) 과 제2 광학면 (214b) 을 가지며, 제1 광학면 (214a) 은 탐침 (11) 을 향하게 배치되고, 제2 광학면 (214b) 은 하우징 (211) 에 부착된다. 제3 광학면 (214c) 은 제1 광학면 (214a) 과 제2 광학면 (214b) 보다 길게 형성된다.The prism 214 is made of a right-angled prism and has a first optical surface 214a and a second optical surface 214b of the same length. The first optical surface 214a is disposed to face the probe 11, and the second optical surface 214a has the same length. 2 Optical surface 214b is attached to housing 211. The third optical surface 214c is formed to be longer than the first optical surface 214a and the second optical surface 214b.
제2 미러 (213) 는 하우징 (211) 의 길이 방향에 대해 대략 평행한 반사면을 가지도록 배치된다. 여기서 '대략 평행'은 완전한 평행을 포함하되, 고정 시 발생하게 되는 조립 오차 등을 감안하여 하우징 (211) 의 길이 방향과 1° 이내, 더 바람직하게는 0.5° 이내의 각을 이루는 것도 포함되는 것을 의미한다. The second mirror 213 is arranged to have a reflection surface substantially parallel to the longitudinal direction of the housing 211. Here, 'approximately parallel' includes complete parallelism, but also includes making an angle within 1°, more preferably within 0.5°, with the longitudinal direction of the housing 211, taking into account assembly errors that occur during fixation, etc. it means.
다르게 말하면, 제2 미러 (213) 는 그 반사면이 프리즘 (214) 의 제3 광학면 (214c) 과 이루는 각도가 45° 를 이루도록 배치된다.In other words, the second mirror 213 is arranged so that the angle between its reflection surface and the third optical surface 214c of the prism 214 is 45°.
하우징 (221) 내에 위치하는 볼록렌즈 (222) 를 통과한 광은 하우징 (211) 의 길이 방향과 대략 평행하게 하우징 (211) 내부로 입사된다. 여기서, '대략 평행'은 완전한 평행을 포함하되, 볼록렌즈 (222) 및 광원의 조립 오차 등을 감안하여 하우징 (211) 의 길이 방향과 1° 이내, 더 바람직하게는 0.5° 이내의 각을 이루는 것도 포함되는 것을 의미한다.Light passing through the convex lens 222 located within the housing 221 is incident into the interior of the housing 211 approximately parallel to the longitudinal direction of the housing 211. Here, 'approximately parallel' includes complete parallelism, but taking into account assembly errors of the convex lens 222 and the light source, it forms an angle within 1°, more preferably within 0.5°, with the longitudinal direction of the housing 211. It also means that it is included.
볼록렌즈 (222) 를 통과한 광은 제1 미러 (212) 에 반사된다. 제1 미러 (212) 의 반사면은 프리즘 (214) 의 제3 광학면 (214c) 과 α 의 각을 이루도록 배치되어, 광을 제2 미러 (213) 로 보낸다. Light passing through the convex lens 222 is reflected by the first mirror 212. The reflective surface of the first mirror 212 is arranged to form an angle of α with the third optical surface 214c of the prism 214, and sends light to the second mirror 213.
여기서, α 는 프리즘 (214) 의 굴절률 np 와 유체 (W) 의 굴절률 nw 을 고려하여, 집속된 광이 제1 광학면에서 전반사를 이룰 수 있도록 정해진다.Here, α is determined so that the focused light can achieve total reflection at the first optical surface, taking into account the refractive index n p of the prism 214 and the refractive index n w of the fluid W.
집속된 광이 제1 광학면에서 전반사를 이룰려면 하기의 수학식 1을 만족하여야 한다.In order for the focused light to achieve total reflection at the first optical surface, Equation 1 below must be satisfied.
(수학식 1) (Equation 1)
여기서 θc는 전반사를 위한 임계각으로서, 광의 제1 광학면으로의 입사각 θi 는 θc 보다 커야 전반사를 발생시킬 수 있다. 수학식 1을 만족하도록 θi 가 결정되면, 하기와 같은 수학식 2를 만족하도록 α 를 결정할 수 있다.Here, θ c is the critical angle for total reflection, and the incident angle θ i of light onto the first optical surface must be greater than θ c to generate total reflection. If θ i is determined to satisfy Equation 1, α can be determined to satisfy Equation 2 below.
(수학식 2) (Equation 2)
상술한 바와 같이 볼록렌즈 (222), 제1 미러 (212), 제2 미러 (213) 및 프리즘 (214) 을 배치하면, 프리즘 (214) 은 제1 광학면 (214a) 의 원하는 위치에서 광이 전반사를 일으키게 된다. 이를 통해 전반사가 이루어지는 곳에 위치하는 유체 (W) 내의 시료에 대해 광유도력을 발생시킬 수 있다.If the convex lens 222, the first mirror 212, the second mirror 213, and the prism 214 are arranged as described above, the prism 214 allows light to be emitted at a desired location on the first optical surface 214a. It causes total internal reflection. Through this, a light-induced force can be generated for the sample in the fluid (W) located where total reflection occurs.
볼록렌즈 (222) 는 도 2의 (a) 와 같이 F가 짧게 배치될 수도 있고, 도 2의 (b) 와 같이 F가 길게 배치될 수도 있다. 볼록렌즈 (222) 는 하우징 (221) 내에서 길이 방향으로 이동가능하게 배치될 수도 있고, F가 결정된 볼록렌즈 (222) 및 하우징 (221) 조합을 제1 모듈 (210) 에 대해 교체하면서 사용할 수도 있다.The convex lens 222 may be arranged with a short F, as shown in (a) of FIG. 2, or may be arranged with a long F, as shown in (b) of FIG. 2. The convex lens 222 may be arranged to be movable in the longitudinal direction within the housing 221, and a combination of the convex lens 222 and the housing 221 for which F is determined may be used while replacing the first module 210. there is.
볼록렌즈 (222) 및 프리즘 (214) 은 셀레늄화아연 (ZnSe) 로 이루어질 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 특히, 프리즘 (214) 은 유체 (W) 보다 굴절률이 높은 물질이라면 비제한적으로 채용 가능하다.The convex lens 222 and the prism 214 may be made of zinc selenide (ZnSe), but are not limited thereto. In particular, the prism 214 can be employed without limitation as long as it is made of a material with a higher refractive index than the fluid W.
도 2에서는 프리즘 (214) 의 제1 광학면 외측으로 유체 (W) 이 존재하는데, 제1 모듈 (210) 과 제2 모듈 (220) 로 이루어진 광학 모듈을 통해 유체 (W) 내에 존재하는 물질 (예를 들어, 폴리스타이렌 (polystyrene) 등) 의 특성을 용이하게 측정할 수 있다.In FIG. 2, a fluid W exists outside the first optical surface of the prism 214, and the material present in the fluid W is transmitted through an optical module consisting of the first module 210 and the second module 220 ( For example, the properties of polystyrene (polystyrene, etc.) can be easily measured.
프리즘 (214) 의 제1 광학면 (214a) 과 대향되게 빛을 투과할 수 있는 글라스 (G) 가 배치되고, 그 사이에 유체 (W) 가 채워진다. 유체 (W) 가 물과 같은 액체인 경우, 표면 장력으로 인해 외부로 흐르지 않고 글라스 (G) 와 프리즘 (214) 사이에 유지된다.A glass (G) capable of transmitting light is disposed opposite to the first optical surface (214a) of the prism (214), and a fluid (W) is filled between it. If the fluid W is a liquid such as water, it does not flow outward but is maintained between the glass G and the prism 214 due to surface tension.
유체 (W) 내로 탐침 (11) 이 배치되며, 도시하진 않았지만, 글라스 (G) 를 통해 레이저 광이 캔틸레버 (12) 표면에 반사되어 다시 글라스 (G) 를 통해 외부로 방출되며, 도 1의 디텍터 (112) 를 통해 탐침 (11) 의 거동을 측정할 수 있다.The probe 11 is placed into the fluid W, and although not shown, the laser light is reflected on the surface of the cantilever 12 through the glass G and is emitted to the outside again through the glass G, and the detector in FIG. 1 The behavior of the probe (11) can be measured through (112).
한편, 본 설명에서는 유체 (W) 를 물과 같은 액체로 예시하였으나, 이는 예시에 불과하고, 유체 (W) 는 액체 이외에 공기와 같은 기체일 수도 있다. 즉, 글라스 (G) 를 사용하지 않은 공기 중에서도 상술한 구성을 사용할 수 있다.Meanwhile, in this description, the fluid W is illustrated as a liquid such as water, but this is only an example, and the fluid W may be a gas such as air in addition to a liquid. In other words, the above-described configuration can be used even in air without using glass G.
상술한 광학모듈을 가지는 광유도력 현미경에 따르면, 원하는 위치에 광을 집속시켜 간편하게 광유도력을 발생시킬 수 있고, 특히 물과 같은 액체 내에 탐침을 배치하여 시료의 특성을 측정하는 등 특수한 환경에서의 측정이 가능하다.According to the light-induced force microscope having the above-mentioned optical module, light-induced force can be easily generated by focusing light at a desired location, and in particular, measurement in special environments such as measuring the characteristics of a sample by placing a probe in a liquid such as water This is possible.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. You will be able to understand it. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.
200…광학모듈
210…제1 모듈
211…하우징
212…제1 미러
213…제2 미러
214…프리즘
220…제2 모듈
221…하우징
222…볼록렌즈200… Optical module
210… 1st module
211… housing
212… first mirror
213… second mirror
214… prism
220… second module
221… housing
222… convex lens
Claims (7)
하우징;
상기 하우징의 내부에 고정되고, 길이가 같은 제1 광학면 및 제2 광학면과, 상기 제1 광학면 및 상기 제2 광학면보다 긴 제3 광학면을 갖는 직각 프리즘 형태의 프리즘;
상기 하우징에 고정되고, 상기 광원으로부터의 광을 반사시키는 반사면을 갖는 제1 미러;
상기 하우징에 고정되고, 상기 제1 미러에서 반사되는 광을 상기 프리즘으로 반사시키기 위한 반사면을 갖는 제2 미러를 포함하고,
상기 제2 미러의 반사면은 상기 하우징의 길이 방향에 대해 평행하게 배치되고,
상기 광원으로부터의 광은 볼록렌즈를 통과하여 상기 하우징의 길이 방향과 평행하게 상기 하우징 내부로 입사되어, 상기 제1 미러와 상기 제2 미러에서 순차적으로 반사되어 상기 프리즘의 상기 제3 광학면을 통과한 후 상기 제1 광학면에 대해 전반사를 발생시키고, 상기 제1 미러의 반사면의 적어도 일부와 상기 제2 미러의 반사면의 적어도 일부가 상기 하우징의 길이 방향과 수직 방향으로 서로 마주하도록 상기 볼록렌즈, 상기 제1 미러, 상기 제2 미러 및 상기 프리즘이 배치되며,
전반사가 일어나는 상기 프리즘의 상기 제1 광학면의 외측으로는 유체가 위치하며, 상기 유체 속에 상기 탐침이 위치하는, 광유도력 현미경.In the light-induced force microscope, which includes a scanning probe device configured to allow the probe to follow the surface of the sample, and a light source configured to irradiate modulated light to a specific location of the sample,
housing;
A prism in the form of a right-angled prism fixed inside the housing and having a first optical surface and a second optical surface of the same length, and a third optical surface that is longer than the first optical surface and the second optical surface;
a first mirror fixed to the housing and having a reflective surface that reflects light from the light source;
A second mirror fixed to the housing and having a reflective surface for reflecting light reflected from the first mirror to the prism,
The reflective surface of the second mirror is arranged parallel to the longitudinal direction of the housing,
Light from the light source passes through the convex lens, is incident into the housing parallel to the longitudinal direction of the housing, is sequentially reflected by the first mirror and the second mirror, and passes through the third optical surface of the prism. Then, total reflection is generated with respect to the first optical surface, and the convex shape is formed such that at least a portion of the reflective surface of the first mirror and at least a portion of the reflective surface of the second mirror face each other in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the housing. A lens, the first mirror, the second mirror, and the prism are disposed,
A light-induced force microscope in which a fluid is located outside the first optical surface of the prism where total reflection occurs, and the probe is located in the fluid.
상기 볼록렌즈는 상기 광의 광경로 상에서 이동 가능하게 구성되는, 광유도력 현미경.According to claim 1,
The convex lens is configured to be movable on the optical path of the light.
상기 제2 미러의 반사면과 상기 제3 광학면이 이루는 각도가 45°를 이루도록 상기 프리즘이 배치되는, 광유도력 현미경.According to claim 1,
A light-induced force microscope in which the prism is arranged so that the angle between the reflecting surface of the second mirror and the third optical surface is 45°.
상기 프리즘은 상기 유체보다 굴절률이 높은, 광유도력 현미경.According to claim 1,
The prism has a higher refractive index than the fluid.
상기 볼록렌즈와 상기 프리즘은 셀레늄화아연 (ZnSe) 으로 이루어지는, 광유도력 현미경.According to claim 1,
The convex lens and the prism are made of zinc selenide (ZnSe).
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