概要
白色干渉顕微鏡は、微細な表面形状を非接触で高精度に計測できる技術です。この技術は、白色光を試料表面に照射し、反射光を検出することにより、試料表面と干渉して形成される干渉縞を観察し、表面形状を計測します。この技術は、高い解像度を持ち、大面積の測定も可能であり、様々な試料に対応できることが特徴です。白色干渉顕微鏡は、表面形状計測技術として幅広く利用されており、材料科学、半導体、バイオテクノロジー、医療などの分野で活用されています。
原理
白色干渉顕微鏡は、白色光を試料表面に照射することで、反射光と試料表面との干渉縞を生成し、干渉縞の形状から試料表面の高さを計測する技術です。干渉縞は、試料表面の微小な起伏によって生じます。白色光は波長が異なる複数の光（白色光）から構成されており、干渉縞は波長に依存するため、異なる波長の光を使用することで、より高精度な計測が可能となります。このようにして、白色干渉顕微鏡は微細な表面形状を高精度に計測することができます。
特徴
白色干渉顕微鏡は、表面の形状を非接触で測定するために使用される顕微鏡の一種です。以下に、白色干渉顕微鏡の主な特徴をまとめています。
- 非接触測定：白色干渉顕微鏡は、サンプルの表面を非接触で測定します。これにより、サンプルが損傷することなく、高精度な測定が可能となります。
- 高分解能：白色干渉顕微鏡は、高分解能で測定が可能です。そのため、微細な表面形状を測定することができます。
- 干渉効果：白色干渉顕微鏡は、干渉効果を利用しています。光がサンプルの表面に反射した際に、干渉縞が発生します。その干渉縞の形状から、サンプルの表面形状を計測します。
- 高速測定：白色干渉顕微鏡は、高速で測定が可能です。そのため、大量のサンプルを短時間で測定することができます。
- 広範囲な測定：白色干渉顕微鏡は、広範囲な測定が可能です。そのため、サンプルの大きさや形状に依存せず、測定が可能です。
歴史
白色干渉顕微鏡は、1970年代に光学技術の進歩により開発された表面形状計測技術の一つです。以下に、白色干渉顕微鏡の歴史をまとめています。
1960年代後半から1970年代にかけて、コンピュータ技術と光学技術の進歩により、表面形状計測技術が急速に発展しました。その中で、白色干渉顕微鏡が開発されました。最初に白色干渉顕微鏡の基本原理を提唱したのは、フランスの物理学者ジャン・マリー・ルスティック(Jean-Marie Lourtioz)でした。彼は、半導体技術において表面形状測定が必要であることに注目し、白色干渉顕微鏡の原理を提唱しました。
その後、日本のオリンパス株式会社が、1980年代に白色干渉顕微鏡の商業化を始めました。彼らは、高精度な白色干渉顕微鏡を開発し、半導体製造プロセスなどの分野で広く利用されるようになりました。
また、1990年代に入ると、白色干渉顕微鏡はさらに進化し、高速・高解像度・高精度の測定が可能な顕微鏡が開発されました。これにより、自動車部品や精密機器の製造、医療機器などの分野でも広く利用されるようになりました。
現在では、白色干渉顕微鏡は表面形状計測技術の中でも主要な技術の一つとして位置づけられ、材料科学、工学、半導体製造、医療機器、生物学などの幅広い分野で利用されています。
利用分野
白色干渉顕微鏡は、表面形状計測技術の中でも高精度かつ非接触での計測が可能なため、幅広い分野で利用されています。今後も、以下のような利用例があります。
- ナノテクノロジー分野での利用：白色干渉顕微鏡は、ナノメートル単位での表面形状計測が可能であり、ナノテクノロジー分野での利用が期待されています。例えば、ナノスケールの表面形状や表面粗さを測定することで、ナノ構造の合成や評価、表面改質技術の開発などに役立てられます。
- 生体材料の研究における利用：白色干渉顕微鏡は、非破壊的かつ非接触で生体材料の表面形状を計測できるため、生体材料の研究においても有用です。例えば、骨や歯の表面形状を測定することで、骨や歯の強度や剛性、生体材料の再生・修復技術の開発に役立てられます。
- 無人自動車やロボットの開発における利用：白色干渉顕微鏡は、高精度でリアルタイム性の高い計測が可能であるため、無人自動車やロボットの開発にも利用されています。例えば、車両やロボットの部品や機構の表面形状を測定することで、部品の形状の精度向上や、故障の早期発見・修復に役立てられます。
- 精密加工技術の向上における利用：白色干渉顕微鏡は、高精度で非接触での計測が可能なため、精密加工技術の向上にも役立てられます。例えば、レンズや鏡の表面形状を測定することで、光学機器の性能向上や、超精密加工技術の開発に役立てられます。