Care este diferența dintre microscopul optic cu câmp apropiat și microscop cu câmp îndepărtat
Ce este microscopia optică în câmp apropiat?
Începând cu anii 1980, odată cu progresul științei și tehnologiei la spații la scară mică și cu dimensiuni reduse și dezvoltarea tehnologiei de microscopie cu sonde de scanare, în domeniul opticii a apărut un nou subiect interdisciplinar - optica câmpului apropiat. Optica în câmp apropiat a revoluționat limita tradițională de rezoluție optică. Apariția unui nou tip de microscop optic în câmp apropiat (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope, sau SNOM) a extins câmpul vizual al oamenilor de la jumătate din lungimea de undă a luminii incidente la câteva zecimi din lungimea de undă, adică scară nanometrică. În microscopia optică în câmp apropiat, lentilele instrumentelor optice convenționale sunt înlocuite cu sonde optice minuscule cu deschideri ale vârfurilor mult mai mici decât lungimea de undă a luminii.
Încă din 1928, Synge a propus că, după iradierea luminii incidente printr-o gaură mică cu o deschidere de 10 nm la o probă cu o distanță de 10 nm, scanarea cu o dimensiune a pasului de 10 nm și colectarea semnalului optic al zonei micro, este posibil pentru a obține o rezoluție super înaltă. În această descriere intuitivă, Synge a prezis în mod clar principalele caracteristici ale microscopiei optice moderne în câmp apropiat.
În 1970, Ash și Nicholls au aplicat conceptul de câmp apropiat pentru a realiza imagini bidimensionale cu o rezoluție de K/60 în banda de microunde (K=3cm). În 1983, Centrul de Cercetare BM Zurich a fabricat cu succes găuri de lumină la scară nanometrică pe vârful unui cristal de cuarț acoperit cu metal. Imaginile cu rezoluție optică ultra-înaltă la K/20 sunt obținute folosind curentul de tunel ca feedback pentru distanța dintre sondă și probă. Impulsul de a aduce optica în câmp apropiat la o atenție mai largă a venit de la AT&T Bell Laboratories. În 1991, Betzig et al. a folosit fibră optică pentru a realiza o gaură optică conică cu un flux de lumină ridicat și a depus o peliculă metalică pe lateral, cuplată cu o metodă unică de ajustare a distanței probei de forță de forfecare, care nu numai că a crescut fluxul de fotoni transmis. În același timp, oferă o metodă de control stabilă și fiabilă, care a declanșat o observare optică de înaltă rezoluție a microscopiei optice în câmp apropiat în diferite domenii, cum ar fi biologie, chimie, domenii magneto-optice și dispozitive de stocare a informațiilor de înaltă densitate, și dispozitive cuantice. serie de studii. Așa-numita optică în câmp apropiat este relativă la optica în câmp îndepărtat. Teoriile optice tradiționale, cum ar fi optica geometrică și optica fizică, studiază de obicei doar distribuția câmpurilor luminoase departe de sursele de lumină sau de obiecte și sunt denumite în general optica de câmp îndepărtat. În principiu, există o limită de difracție în câmp îndepărtat în optica în câmp îndepărtat, care limitează dimensiunea minimă a rezoluției și dimensiunea minimă a marcajului atunci când se utilizează principiul opticii în câmp îndepărtat pentru microscopie și alte aplicații optice. Optica în câmp apropiat, pe de altă parte, studiază distribuția câmpurilor luminoase într-un interval de lungimi de undă de la o sursă de lumină sau un obiect. În domeniul cercetării optice în câmp apropiat, limita de difracție în câmp îndepărtat este întreruptă, iar limita de rezoluție nu mai este supusă niciunei restricții în principiu și poate fi infinit de mică, astfel încât rezoluția optică a imaginilor microscopice și a altor elemente optice. aplicațiile pot fi îmbunătățite pe baza principiului opticii în câmp apropiat. Rată.
Rezoluția optică bazată pe tehnologia optică în câmp apropiat poate atinge nivelul nanometrului, depășind limita de difracție a rezoluției a opticii tradiționale, care va oferi operațiuni puternice, metode de măsurare și sisteme de instrumente pentru multe domenii de cercetare științifică, în special dezvoltarea nanotehnologiei. În prezent, microscoape optice cu scanare în câmp apropiat și spectrometre în câmp apropiat bazate pe detecția câmpului evanescent au fost aplicate în domeniile fizicii, biologiei, chimiei și științei materialelor, iar domeniul de aplicare este în continuă extindere; în timp ce alte aplicații bazate pe optica în câmp apropiat, cum ar fi nanolitografia și stocarea optică în câmp apropiat de densitate ultra-înaltă, componentele nanooptice, capturarea și manipularea particulelor la scară nanometrică etc., au atras, de asemenea, atenția multi oameni de stiinta.
În afară de faptul că ambele sunt numite microscoape, nu există multe asemănări.
În primul rând, cea mai mare diferență este că rezoluția este diferită. Microscopul cu câmp îndepărtat, adică microscopul optic tradițional, este limitat de limita de difracție. Este dificil să imaginezi clar în regiuni mai mici decât lungimea de undă a luminii; în timp ce microscopul de câmp apropiat poate obține imagini clare.
În al doilea rând, principiul este diferit. Microscopul cu câmp îndepărtat folosește reflexia și refracția luminii etc. și poate folosi combinația de lentile; în timp ce în câmpul apropiat, este necesară o sondă, iar cuplarea și conversia câmpului evanescent și a câmpului de transmisie sunt utilizate pentru a obține alinierea luminii. achizitie semnal.
De asemenea, complexitatea instrumentului, costul etc., cele două nu sunt la fel.
