Prinsipper for nærfelt optisk mikroskopi av nærfelt optisk mikroskopi
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
Optisk nærfeltsmikroskopi, basert på prinsippet om ikke-strålingsfeltsondering og avbildning, er i stand til å bryte gjennom diffraksjonsgrensen som vanlige optiske mikroskoper utsettes for, slik at optisk avbildning i nanoskala og spektroskopiske studier i nanoskala kan utføres ved ultra- høy optisk oppløsning.
Nærfelt optisk mikroskop består av sonde, signaloverføringsenhet, skanningskontroll, signalbehandling og signaltilbakemeldingssystem. Nærfeltgenerering og deteksjonsprinsipp: innfallende lysbestråling til overflaten av objektet med mange små mikrostrukturer, disse mikrostrukturene i rollen som det innfallende lysfeltet, den resulterende reflekterte bølgen inneholder en plutselig bølge begrenset til overflaten av objektet og forplantning bølger til det fjerne. Plutselige bølger kommer fra de fine strukturene i objektet (objekter som er mindre enn bølgelengden). Forplantningsbølgen kommer fra den grove strukturen til objektet (objekter større enn bølgelengden) som ikke inneholder noen informasjon om den fine strukturen til objektet. Hvis et veldig lite spredningssenter brukes som en nanodetektor (f.eks. en sonde), plasseres nær nok overflaten til objektet til å eksitere den raske bølgen, noe som får den til å sende ut lys igjen. Lyset som produseres av denne eksitasjonen inneholder også uoppdagelige raske bølger og forplantningsbølger som kan forplantes til fjerndetekteringer, og denne prosessen fullfører deteksjonen av nærfeltet. Overgangen mellom hurtigfeltet og forplantningsfeltet er lineært, og forplantningsfeltet gjenspeiler nøyaktig endringene i det skjulte feltet. Hvis et spredningssenter brukes til å skanne over overflaten til et objekt, kan et todimensjonalt bilde oppnås. I henhold til gjensidighetsprinsippet byttes rollene til den bestrålende lyskilden og nano-detektoren med hverandre, og prøven bestråles med en nano-lyskilde (brutt felt), og på grunn av spredningen av det bestrålende feltet ved den fine strukturen til objektet omdannes den brå bølgen til en forplantningsbølge som kan detekteres på avstand, og resultatet blir nøyaktig det samme.
Nærfelt optisk mikroskopi består av punkt-for-punkt-skanning og punkt-for-punkt-opptak med en sonde på overflaten av prøven etterfulgt av digital avbildning. Figur 1 viser bildeskjemaet av et nærfelt optisk mikroskop. På figuren kan xyz grovtilnærmingsmetoden justere avstanden fra sonden til prøven med en nøyaktighet på titalls nanometer; mens xy-skanning og z-kontroll kan brukes med en nøyaktighet på 1nm for å kontrollere sondeskanningen og z-retnings-tilbakemelding følger. Den innfallende laseren, vist på figuren, føres inn i sonden gjennom en optisk fiber, og polarisasjonstilstanden til det innfallende lyset kan endres i henhold til kravene. Når den innfallende laseren bestråler prøven, kan detektoren separat samle overførings- og refleksjonssignalene modulert av prøven og forsterket av fotomultiplikatorrøret, og deretter direkte av analog-til-digital-omformeren gjennom datamaskininnsamlingen eller gjennom spektroskopisystemet til spektrometeret for å få spektralinformasjonen. Systemkontroll, datainnsamling, bildevisning og databehandling fullføres av datamaskinen. Fra den ovennevnte avbildningsprosessen kan det sees at det optiske nærfeltsmikroskopet samtidig kan samle tre typer informasjon, dvs. overflatemorfologien til prøven, det optiske nærfeltssignalet og det spektrale signalet.
