Bazele microscopiei optice în câmp apropiat Noțiunile de bază ale microscopiei optice în câmp apropiat
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).
Microscopia optică în câmp apropiat, bazată pe principiul sondei și imagistică a câmpului fără radiații, este capabilă să depășească limita de difracție la care sunt supuse microscoapele optice obișnuite, permițând realizarea de imagini optice la scară nanometrică și studii spectroscopice la scară nanometrică la ultra- rezoluție optică ridicată.
Microscopul optic în câmp apropiat este format din sondă, dispozitiv de transmisie a semnalului, control de scanare, procesare a semnalului și sistem de feedback al semnalului. Principiul de generare și detectare a câmpului apropiat: iradierea luminii incidente la suprafața obiectului cu multe microstructuri mici, aceste microstructuri în rolul câmpului luminos incident, unda reflectată rezultată conține o undă bruscă limitată la suprafața obiectului și propagare valuri la depărtare. Undele bruște provin din structurile fine din obiect (obiecte mai mici decât lungimea de undă). Unda de propagare provine din structura brută a obiectului (obiecte mai mari decât lungimea de undă) care nu conține nicio informație despre structura fină a obiectului. Dacă un centru de împrăștiere foarte mic este folosit ca nanodetector (de exemplu o sondă), plasat suficient de aproape de suprafața obiectului pentru a excita unda rapidă, determinând-o să emită din nou lumină. Lumina produsă de această excitație conține, de asemenea, unde rapide nedetectabile și unde se propagă care pot fi propagate la detecții îndepărtate, iar acest proces completează detectarea câmpului apropiat. Tranziția dintre câmpul rapid și câmpul de propagare este liniară, iar câmpul de propagare reflectă cu acuratețe schimbările din câmpul ascuns. Dacă se folosește un centru de împrăștiere pentru a scana suprafața unui obiect, se poate obține o imagine bidimensională. Conform principiului reciprocității, rolurile sursei de lumină care iradiază și ale nano-detectorului sunt comutate între ele, iar proba este iradiată cu o sursă de nano-lumină (câmp brusc) și datorită împrăștierii câmpului de iradiere. prin structura fină a obiectului, unda bruscă este convertită într-o undă care se propagă care poate fi detectată la distanță, iar rezultatul este exact același.
Microscopia optică în câmp apropiat constă în scanare punct cu punct și înregistrare punct cu punct de către o sondă pe suprafața probei, urmată de imagistica digitală. Figura 1 prezintă schema de imagistică a unui microscop optic în câmp apropiat. În figură, metoda de aproximare grosieră xyz poate ajusta distanța de la sondă la probă cu o precizie de zeci de nanometri; în timp ce scanarea xy și controlul z pot fi utilizate cu o precizie de 1 nm pentru a controla scanarea sondei și urmează feedback-ul în direcția z. Laserul incident, prezentat în figură, este introdus în sondă printr-o fibră optică, iar starea de polarizare a luminii incidente poate fi modificată în funcție de cerințe. Când laserul incident iradiază proba, detectorul poate colecta separat semnalele de transmisie și reflexie modulate de eșantion și amplificate de tubul fotomultiplicator și apoi direct de către convertorul analog-digital prin achiziția computerizată sau prin sistemul de spectroscopie în spectrometrul pentru a obține informațiile spectrale. Controlul sistemului, achiziția datelor, afișarea imaginilor și prelucrarea datelor sunt finalizate de computer. Din procesul de imagistică de mai sus, se poate observa că microscopul optic în câmp apropiat poate colecta simultan trei tipuri de informații, adică morfologia suprafeței probei, semnalul optic în câmp apropiat și semnalul spectral.
