扫描探针显微镜以及使用扫描探针显微镜的物理性质测定方法

摘要

扫描探针显微镜(50)具备探针(20)、用于指示探针(20)的悬臂(2)、用于载置试样(S)的扫描仪(43)、使试样(S)与探针(20)之间的距离发生变化的驱动部(4)以及测定悬臂(2)的位移的位移测定部(3)。扫描探针显微镜(50)还具备：曲线制作部(11)，其制作第一曲线和第二曲线，该第一曲线表示试样(S)接近探针(20)时的探针(20)与试样(S)之间的距离同表示悬臂(2)的位移的量的关系，该第二曲线表示试样(S)远离探针(20)时的探针(20)与试样(S)之间的距离同表示悬臂(2)的位移的量的关系；以及物理性质计算部(53)，其求出表示第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫描探针显微镜以及使用扫描探针显微镜的物理性质测定方法。

背景技术

以往，已知一种使用扫描探针显微镜来观察试样的特性的方法(例如，参照专利文献1)。在扫描探针显微镜中，通过测定表示探针与作用于试样表面的力之间的距离依赖性的力曲线，从而能够测定试样的形状、引力、吸附力、试样的硬度等物理性质。另外，通过一边使探针沿XY方向移动一边测定物理性质并进行图像化，从而能够对试样的表面状态进行观察及分析。用户能够从分析图像获得凹凸状态以及物理性质等与试样有关的见解。

专利文献1：日本特开2000-346782号公报

发明内容

然而，探针与作用于试样表面的力之间的距离依赖性根据所测定的试样而发生变化。例如，在试样柔软的情况下，不能根据力曲线测定吸附量。

因此，本发明的目的在于提供一种不管试样的硬度如何都能够测定表示试样的物理性质的物理量的扫描探针显微镜以及使用扫描探针显微镜的物理性质测定方法。

本发明的扫描探针显微镜具备：探针；指示构件，其用于指示探针；载置部，其用于载置试样；驱动部，其使试样与探针之间的距离发生变化；位移测定部，其测定指示构件的位移；曲线制作部，其制作第一曲线和第二曲线，所述第一曲线表示试样接近探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系，所述第二曲线表示试样远离探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系；以及物理性质计算部，其求出表示第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

优选的是，试样的物理性质是表示试样的硬度的量。

优选的是，曲线制作部将基于位移的指示构件所受到的力用作表示指示构件的位移的量。

优选的是，驱动部沿水平方向进行试样或探针的扫描。位移测定部测定指示构件在水平方向上的各位置处的位移。曲线制作部制作水平方向上的各位置处的第一曲线和第二曲线。物理性质计算部求出水平方向上的各位置处的物理性质。扫描探针显微镜还具备图像生成部，所述图像生成部生成将与水平方向上的各位置对应的物理性质作为像素值的图像。

优选的是，物理性质计算部求出表示在使第一曲线的斜率的大小为阈值以上的指示构件与试样之间的距离的范围内的、第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

优选的是，物理性质计算部求出表示在使第二曲线的斜率的大小为阈值以上的指示构件与试样之间的距离的范围内的、第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

优选的是，物理性质计算部求出表示在使第一曲线的斜率的大小为第一阈值以上且使第二曲线的斜率的大小为第二阈值以上的指示构件与试样之间的距离的范围内的、第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

优选的是，物理性质计算部求出表示在指示构件与试样之间的距离被指定的范围内的、第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

优选的是，物理性质计算部针对多个所述被指定的范围分别求出物理性质。图像生成部生成被指定的范围不同的多个图像。

优选的是，位移测定部在探针与试样之间的距离的多个点处测定位移。物理性质计算部计算表示第一曲线上的多个点的各个点处的位移的量与表示第二曲线上的该点处的位移的量之间的差值，并求出差值的总和来作为试样的物理性质。

本发明的扫描探针显微镜具备：探针；指示构件，其用于指示探针；载置部，其用于载置试样；驱动部，其使试样与探针之间的距离发生变化；位移测定部，其测定指示构件的位移；曲线制作部，其制作第一曲线和第二曲线，所述第一曲线表示试样接近探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系，所述第二曲线表示试样远离探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系；以及形状值计算部，其求出第一曲线上或第二曲线上的与表示被指定的位移的量对应的指示构件与试样之间的距离，来作为表示试样的表面形状的形状值。驱动部沿水平方向进行试样或探针的扫描。位移测定部测定指示构件在水平方向上的各位置处的位移。曲线制作部制作水平方向上的各位置处的第一曲线和第二曲线。形状值计算部求出水平方向上的各位置处的形状值。扫描探针显微镜还具备图像生成部，所述图像生成部生成将与水平方向上的各位置对应的形状值作为像素值的图像。形状值计算部针对多个被指定的位移分别求出形状值。图像生成部生成被指定的位移不同的多个图像。

优选的是，指示构件是悬臂。

本发明是一种使用扫描探针显微镜的物理性质测定方法，所述扫描探针显微镜具备探针、用于指示探针的指示构件、用于载置试样的载置部、驱动部以及位移测定部。物理性质测定方法包括以下步骤：驱动部使试样与探针之间的距离发生变化；位移测定部测定指示构件的位移；制作第一曲线和第二曲线，所述第一曲线表示试样接近探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系，所述第二曲线表示试样远离探针时的探针与试样之间的距离同表示指示构件的位移的量的关系；以及求出表示第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。

根据本发明，不管试样的硬度如何都能够测定表示试样的物理性质的物理量。

附图说明

图1是表示第一实施方式的扫描探针显微镜50的结构的图。

图2是表示试样S沿垂直方向接近悬臂2时和试样S沿垂直方向从悬臂2释放(release)时的悬臂2的位移的图。

图3是表示悬臂2如图2那样发生了位移的情况下的力曲线的例子的图。

图4是表示力曲线的其它例的图。

图5是表示弹性恢复量的计算例的图。

图6是表示第一实施方式的表面形状图像的生成过程的流程图。

图7是表示第一实施方式的弹性恢复图像的生成过程的流程图。

图8是表示试样S为HeLa细胞时的表面形状图像的例子的图。

图9是表示试样S为HeLa细胞时的弹性恢复图像的例子的图。

图10是表示第二实施方式的弹性恢复图像的生成过程的流程图。

图11是表示指定力曲线的Z位置的范围的例子的图。

图12是表示第三实施方式的表面形状图像的生成过程的流程图。

图13是表示指定力曲线的力FA的例子的图。

图14是表示试样S为HeLa细胞时的与第一力FA1对应的表面形状图像的例子的图。

图15是表示试样S为HeLa细胞时的与第二力FA2对应的表面形状图像的例子的图。

图16是表示第四实施方式的扫描探针显微镜550的结构的图。

图17是表示位移曲线的例子的图。

图18是表示测定部的硬件结构的例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的扫描探针显微镜50的结构的图。

如图1所示，扫描探针显微镜50具备：扫描仪43、探针20、悬臂2、位移测定部3、A/D转换器35、测定部1、驱动部4以及显示装置51。

扫描仪43用于载置试料S，由驱动部4沿三维方向驱动。

悬臂2支承探针20。悬臂2由于探针20与试样S之间的原子间力(引力或斥力)而发生位移。

位移测定部3检测悬臂2的挠曲。位移测定部3具备光源31、反射镜32、33以及光检测器34。光源31由发射激光的激光振荡器等构成。反射镜32和33构成光学系统。光检测器34由检测入射的激光的光电二极管等构成。从光源31发射的激光被反射镜32反射而入射到悬臂2。激光被悬臂2反射，再被反射镜33反射，从而入射到光检测器34。通过光检测器34检测激光，从而能够测定悬臂2的位移。

A/D转换器35将由光检测器34检测到的位移信号转换为数字信号。

测定部1具备力曲线制作部11、形状值计算部52、表面形状图像生成部12、物理性质计算部53以及物理性质图像生成部13。

力曲线制作部11根据悬臂2的位移随时间的变化来制作表示作用力(力)随时间变化的力曲线。

具体地说，力曲线制作部11通过对悬臂2的位移D[V]乘以弹簧常数K[N/m]和灵敏度S[m/V]来计算力[N]。弹簧常数K是与探针20连接的弹簧的弹簧常数。灵敏度是利用没有变形的硬试样制作出了力曲线时的力曲线的斜率的倒数。

形状值计算部52根据力曲线来计算试料S的形状值。

表面形状图像生成部12生成将各位置处的形状值作为像素值的表面形状图像，所述各位置处的形状值是通过利用扫描仪43在XY平面(水平方向)上进行试料S的扫描而得到的。

物理性质计算部53根据力曲线计算弹性恢复量来作为试料S的物理性质。弹性恢复量是表示在将探针20压入试样S而使试样S凹陷、之后使探针20远离试样S时试样S的凹陷多快恢复为原状的量。试样S越柔软，弹性恢复量越大。因而，弹性恢复量也是表示试样S的硬度的量。

物理性质图像生成部13生成将各位置处的弹性恢复量作为像素值的弹性恢复图像，所述各位置处的弹性恢复量是通过利用扫描仪43在XY平面(水平方向)上进行试料S的扫描而得到的。

测定部1对驱动部4输出控制信号。

驱动部4具备D/A转换器41和扫描仪驱动器42。D/A转换器41将来自测定部1的数字的控制信号转换为模拟信号后发送到扫描仪驱动器42。

扫描仪驱动器42能够接收控制信号来使扫描仪43沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向进行驱动，由此进行试样S的扫描。在图1中，Z轴方向是铅垂方向，XY平面是水平面。为了生成图像，驱动部4使试样S分别沿X方向、Y方向在几十μm～几十nm的范围内进行移动。

图2是表示试样S沿垂直方向接近探针20时和试样S沿垂直方向从探针20释放时的悬臂2的位移的图。

如图2的(1)～图2的(4)所示，试样S接近探针20，如图2的(4)～图2的(6)所示，试样S从探针20释放。图3是表示悬臂2如图2那样发生了位移的情况下的力曲线的例子的图。在图3中，横轴表示以探针20的位置为原点的试样S在垂直方向上的位置Z。垂直方向上的位置Z表示探针20与试样S在垂直方向上的距离。图2的纵轴表示力、即悬臂2受到的力。

在图2的(1)中，悬臂2的前端的探针20与试样S完全分离。在图2的(2)中，悬臂2从试样S受到微小的引力而向下侧翘曲。将其称为跳入(jump in)。在图2的(3)中，悬臂2受到斥力而向上侧翘曲。在图2的(4)中，探针20与试样S最接近而接触，斥力为最大。在图2的(5)中，悬臂2所受到的力从斥力变为引力。在图2的(6)中，吸附力作用于悬臂2与试样S之间，引力为最大。在图2的(6)稍后，探针20远离试样S，返回到(1)的状态。将该状态称为跳出(jumpout)。

图3的力曲线由接近时的接近曲线和释放时的释放曲线构成。表面形状图像是将接近曲线上的某个固定的力F0所对应的Z位置的值Z0作为像素值的图像。另外，能够根据跳出时的力F的起点(最小值)与终点(最大值)之间的差来测定吸附量。

图4是表示力曲线的其它例子的图。

如图4所示，例如在试样S柔软的情况下，在力曲线中不会发生跳入和跳出。在试样S柔软的情况下，由于不会发生跳出，所以不能测定吸附力。

在本实施方式中，物理性质计算部53根据力曲线计算弹性恢复量来作为试料S的物理性质。求出表示接近曲线与释放曲线之间的面积的量来作为试样S的弹性恢复量。物理性质计算部53也可以求出表示在使接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上的探针20与试样S之间的距离的范围内的、接近曲线与释放曲线之间的面积的量。

接近曲线和释放曲线由多个采样点构成，因此，物理性质计算部53也可以求出在使接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上的探针20与试样S之间的距离的范围内的、探针20与试样S之间的距离的各采样点处的接近曲线上的力F1与释放曲线上的力F2之间的差值ΔF，求出差值ΔF的总和来作为弹性恢复量。

图5是表示弹性恢复量的计算例的图。

如图5所示，能够求出在ZA～ZB的范围内的、接近曲线与释放曲线之间的面积来作为弹性恢复量。ZA～ZB的范围是使接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上的范围。

图6是表示第一实施方式的表面形状图像的生成过程的流程图。将表面形状图像的大小设为X_MAX×Y_MAX。

在步骤S101中，表面形状图像生成部12将表面形状图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S102中，驱动部4使试样S在水平方向上的位置移动到与(X，Y)对应的位置。

在步骤S103中，力曲线制作部11生成关于(X，Y)的力曲线。

在步骤S104中，形状值计算部52求出构成关于(X，Y)的力曲线的接近曲线上的固定的力F0所对应的Z位置Z0(X，Y)，来作为形状值。

在步骤S105中，表面形状图像生成部12将表面形状图像的像素的位置(X，Y)的像素值设为形状值Z0(X，Y)。

在步骤S106中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S108，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S107。

在步骤S107中，表面形状图像生成部12使X递增。之后，处理返回到步骤S102。

在步骤S108中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S110，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S109。

在步骤S109中，表面形状图像生成部12设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S102。

在步骤S110中，表面形状图像生成部12将表面形状图像显示在显示装置51中。

图7是表示第一实施方式的弹性恢复图像的生成过程的流程图。将弹性恢复图像的大小设为X_MAX×Y_MAX。

在步骤S201中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S202中，驱动部4使试样S在水平方向上的位置移动到与(X，Y)对应的位置。

在步骤S203中，力曲线制作部11生成关于(X，Y)的力曲线。

在步骤S204中，物理性质计算部53将关于(X，Y)的力曲线的Z位置的最小值“0”设定为起点ZA。

在步骤S205中，物理性质计算部53求出使构成关于(X，Y)的力曲线的接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上的Z位置的最大值，来作为终点ZB。在起点ZA～终点ZB的范围内，使接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上。

在步骤S206中，物理性质计算部53求出Z位置在ZA与ZB之间的区间内的、接近曲线与释放曲线之间的面积，来作为弹性恢复量ER(X，Y)。

在步骤S207中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像的像素的位置(X，Y)的像素值设为弹性恢复量ER(X，Y)。

在步骤S208中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S210，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S209。

在步骤S209中，物理性质图像生成部13使X递增。之后，处理返回到步骤S202。

在步骤S210中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S212，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S211。

在步骤S211中，物理性质图像生成部13设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S202。

在步骤S212中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像显示在显示装置51中。

图8是表示试样S为HeLa细胞时的表面形状图像的例子的图。

如图8所示，能够根据表面形状图像来获知HeLa细胞的形状。

图9是表示试样S为HeLa细胞时的弹性恢复图像的例子的图。

如图9所示，能够根据弹性恢复图像来获知HeLa细胞的内部的弹性恢复量(即表示在用探针20使HeaLa细胞凹陷之后使探针20远离HeLa细胞时、HeLa细胞的凹陷多快恢复为原状的量)。

通过将正常的细胞与异常的细胞的弹性恢复图像进行比较，能够获得细胞间粘接的硬度的差异等的见解，来能够对在癌、帕金森病等疾病发病前后在细胞内产生的现象进行分析。

[第二实施方式]

在第二实施方式中，求出在力曲线的Z位置被指定的范围内的、弹性恢复量。

图10是表示第二实施方式的弹性恢复图像的生成过程的流程图。将弹性恢复图像的大小设为X_MAX×Y_MAX。

在步骤S301中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S302中，驱动部4使试样S在水平方向上的位置移动到与(X，Y)对应的位置。

在步骤S303中，力曲线制作部11生成关于(X，Y)的力曲线。

在步骤S304中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S306，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S305。

在步骤S305中，物理性质图像生成部13使X递增。之后，处理返回到步骤S302。

在步骤S306中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S308，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S307。

在步骤S307中，物理性质图像生成部13设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S302。

在步骤S308中，在请求了生成指定了力曲线的Z位置的范围(起点ZA和终点ZB)的弹性恢复图像的情况下，处理前进到步骤S309。在未请求生成弹性恢复图像的情况下，结束处理。

在步骤S309中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S310中，物理性质计算部53求出关于(X，Y)的力曲线的Z位置在ZA与ZB之间的区间内的、接近曲线与释放曲线之间的面积，来作为弹性恢复量ER(X，Y)。

在步骤S311中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像的像素的位置(X，Y)的像素值设为弹性恢复量ER(X，Y)。

在步骤S312中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S314，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S312。

在步骤S312中，物理性质图像生成部13使X递增。之后，处理返回到步骤S310。

在步骤S314中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S316，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S315。

在步骤S315中，物理性质图像生成部13设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S310。

在步骤S316中，物理性质图像生成部13将弹性恢复图像显示在显示装置51中。之后，处理返回到步骤S308。

图11是表示指定力曲线的Z位置的范围的例子的图。

第一范围是将起点设为ZA(1)、将终点设为ZB(1)的范围。第二范围是将起点设为ZA(2)、将终点设为ZB(2)的范围。

在步骤S308中，在请求了生成指定了力曲线的Z位置的不同的范围(起点ZA和终点ZB)的、多个弹性恢复图像的情况下，物理性质计算部53针对多个被指定的范围分别求出弹性恢复量(X，Y)。物理性质图像生成部13生成被指定的范围不同的多个弹性恢复图像。如图11所示，在指定了第一范围和第二范围的情况下，获得了指定范围不同的两个弹性恢复图像。

[第三实施方式]

在第三实施方式中，求出力曲线的被指定的力下的形状值。

图12是表示第三实施方式的表面形状图像的生成过程的流程图。将表面形状图像的大小设为X_MAX×Y_MAX。

在步骤S401中，表面形状图像生成部12将表面形状图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S402中，驱动部4使试样S在水平方向上的位置移动到与(X，Y)对应的位置。

在步骤S403中，力曲线制作部11生成关于(X，Y)的力曲线。

在步骤S404中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S406，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S405。

在步骤S405中，表面形状图像生成部12使X递增。之后，处理返回到步骤S402。

在步骤S406中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S408，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S407。

在步骤S407中，表面形状图像生成部12设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S402。

在步骤S408中，在请求了生成指定了力曲线的力FA的表面形状图像的情况下，处理前进到步骤S409。在未请求生成表面形状图像的情况下，结束处理。

在步骤S409中，表面形状图像生成部12将表面形状图像的像素的位置(X，Y)设定为(0，0)。

在步骤S410中，形状值计算部52求出关于(X，Y)的力曲线的接近曲线上的力FA所对应的Z位置ZA(X，Y)，来作为形状值。

在步骤S411中，表面形状图像生成部12将表面形状图像的像素的位置(X，Y)的像素值设为形状值ZA(X，Y)。

在步骤S412中，在X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S414，在不是X＝MAX_X-1的情况下，处理前进到步骤S413。

在步骤S413中，表面形状图像生成部12使X递增。之后，处理返回到步骤S410。

在步骤S414中，在Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S416，在不是Y＝MAX_Y-1的情况下，处理前进到步骤S415。

在步骤S415中，表面形状图像生成部12设为X＝0，并且使Y递增。之后，处理返回到步骤S410。

在步骤S416中，表面形状图像生成部12将表面形状图像显示在显示装置51中。之后，处理返回到步骤S408。

图13是表示指定力曲线的力FA的例子的图。

在图13中，指定了第一力FA1和第二力FA2。

在步骤S408中，在请求了生成指定了力曲线的不同的力FA的、多个表面形状图像的情况下，形状值计算部52针对多个被指定的力分别求出形状值ZA(X，Y)。表面形状图像生成部12生成被指定的力不同的多个表面形状图像。如图13所示，在指定了第一力和第二力的情况下，获得力不同的两个表面形状图像。

图14是表示试样S为HeLa细胞时的与第一力FA1对应的表面形状图像的例子的图。图15是表示试样S为HeLa细胞时的与第二力FA2对应的表面形状图像的例子的图。

所得到的表面形状图像根据力的差异、也就是说压入HeLa细胞的力的差异而不同。使作为压入力的力FA逐渐发生变化来制作多个表面形状图像，使这些多个表面形状图像如运动图像那样连续地显示，由此也能够示出细胞逐渐变形的情况。

[第四实施方式]

图16是表示第四实施方式的扫描探针显微镜550的结构的图。

第四实施方式的扫描探针显微镜550具备位移曲线制作部91来代替力曲线制作部11。

在第一实施方式中，力曲线制作部11对悬臂2的位移D[V]乘以弹簧常数K[N/m]和灵敏度S[m/V]来计算力，由此制作出了力曲线。

在本实施方式中，位移曲线制作部91制作表示悬臂2的位移随时间变化的位移曲线。

图17是表示位移曲线的例子的图。

在图17中，横轴表示以探针20为原点的试样S在垂直方向上的位置Z。垂直方向上的位置Z表示探针20与试样S在垂直方向上的距离。图16的纵轴表示悬臂2的位移。

由于弹簧常数K[N/m]和灵敏度S[m/V]是常数，所以本实施方式的位移曲线的形状与力曲线的形状相同。因此，也能够通过位移曲线求出在第一～第三实施方式中说明了的形状值和弹性恢复量。

因而，在本实施方式中，形状值计算部52通过与使用力曲线计算形状值的方法相同的方法，使用位移曲线计算形状值。同样地，物理性质计算部53通过与使用力曲线计算弹性恢复量的方法相同的方法，使用位移曲线计算弹性恢复量。

(变形例)

本发明并不限定于上述的实施方式，例如也包括下面那样的变形例。

(1)形状值

在上述的实施方式中，将接近曲线上的某个力F所对应的Z位置设为形状值，但并不限定于此。例如，也可以将释放曲线上的某个力F所对应的Z位置设为形状值。或者，也可以将接近曲线上的某个力F所对应的Z位置和释放曲线上的某个力F所对应的Z位置设为形状值。

(2)计算面积

在第一实施方式中，物理性质计算部53求出使构成力曲线的接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上的Z位置的最大值，来作为用于计算面积的终点ZB，但不限定于此。物理性质计算部53也可以求出使构成力曲线的释放曲线的斜率的大小为阈值TH2以上的Z位置的最大值来作为用于计算面积的终点ZB。或者，物理性质计算部53也可以求出使构成力曲线的接近曲线的斜率的大小为阈值TH1以上且使构成力曲线的释放曲线的斜率的大小为阈值TH2以上的Z位置的最大值，来作为用于计算面积的终点ZB。在上述中，阈值TH1和阈值TH2也可以相同。

(3)驱动部

在上述的实施方式中，驱动部使试样S沿三维方向移动，但不限定于此。驱动部也可以设为使探针20沿三维方向移动。

应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

(4)测定部1

图18是表示测定部的硬件结构的例子的图。

构成图1的测定部1的力曲线制作部11、形状值计算部52、表面形状图像生成部12、物理性质计算部53以及物理性质图像生成部13的硬件具备处理器1100以及通过总线1300与处理器1100连接的存储器1200。控制部40通过CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器1110执行存储器1200中存储的程序来实现。另外，也可以设为多个处理器和多个存储器协同地执行上述结构要素的功能。构成图9的测定部81的位移曲线制作部91、形状值计算部52、表面形状图像生成部12、物理性质计算部53以及物理性质图像生成部13也是同样的。

应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

1、81：测定部；2：悬臂；3：位移测定部；4：驱动部；11：力曲线制作部；12：表面形状图像生成部；13：物理性质图像生成部；20：探针；31：光源；32、33：反射镜；34：光检测器；35：A/D转换器；41：D/A转换器；42：扫描仪驱动器；43：扫描仪；50、550：扫描探针显微镜；52：形状值计算部；53：物理性质计算部；91：位移曲线制作部；S：试样。