Yleiskatsaus ja sovellukset pyyhkäisevään lähikenttäoptiseen mikroskopiaan
Koska lähikenttäoptisella mikroskoopilla voidaan voittaa perinteisten optisten mikroskooppien puutteet, kuten alhainen resoluutio ja biologisten näytteiden vauriot pyyhkäisyelektronimikroskoopeilla ja pyyhkäisytunnelimikroskoopeilla, sitä on käytetty yhä laajemmin erityisesti biolääketieteessä, nanomateriaaleissa ja mikroelektroniikassa. opintoalat.
Pyyhkäisevä lähikenttäoptinen mikroskopia (SNIM) on SNOM:n haara ja SNOM-teknologian sovellus infrapunakentässä. Korkean resoluution tiedon saamiseksi paikannukseen, skannaukseen ja lähikentän havaitsemiseen käytettävät mikroanturit ovat erittäin tärkeitä osia SNIM:ssä. Mikroantureita on monia muotoja, jotka jaetaan karkeasti kahteen luokkaan: pienireikäiset ja ei-reikäiset anturit, ja pienireikäiset anturit ovat usein kuituoptisia antureita. Kun valokuituanturin ja mitattavan näytteen välinen etäisyys on vakio, valokuitusondin valoa läpäisevän reiän koko ja kärjen kartiokulman muoto määräävät SNIM:n resoluution, herkkyyden ja lähetystehokkuuden. Mutta infrapunavalokuitujen valmistaminen SNIM:lle ja mikroantureille on vaikeampaa. Verrattuna valokuituanturien valmistukseen näkyvän valon kaistalla, toisaalta keski-infrapunakaistalle (2,5-25 mm) sopivia optisia kuitutyyppejä on liian vähän; toisaalta olemassa olevat infrapuna-optiset kuidut ovat suhteellisen hauraita ja niillä on huono sitkeys ja joustavuus. Ja kemialliset ominaisuudet eivät ole ihanteellisia. Valon vaimennuksen vähentämiseksi on vaikeaa valmistaa korkealaatuisia infrapunavalokuituantureita.
Jotkut SNIM:ää tutkivat ulkomaiset laitokset ovat ottaneet käyttöön muunlaisia optisia antureita koettimissa, kuten Kawatan ja muiden Japanissa kehittämä pallomainen prisma-anturi, Fischerin ja muiden Saksassa kehittämä tetraedrinen koetin ja viimeksi KNOLL ja muut puolijohteita käyttävät ( kuten pii) polymeereistä valmistetut ei-huokoiset sirontasondit jne. Edellä mainittu mikroanturiratkaisu on meille mahdoton, koska se vaatii korkeaa valmistusteknologiaa ja vaatii erikoislaitteita. Ja koska SNIM-suunnittelumme valitsi heijastustilan, otimme lopulta käyttöön optisen kuituanturin ratkaisun. .
Mikroanturien kehitysprosessissa on otettava huomioon kaksi näkökohtaa: toisaalta optisen anturin valoa läpäisevä aukko tulee tehdä mahdollisimman pieneksi; toisaalta valovirran valoa läpäisevän aukon läpi tulee olla mahdollisimman pieni. suuri, jotta saadaan korkea signaali-kohinasuhde. Kuituoptisissa antureissa mitä pienempi neulan halkaisija on, sitä korkeampi resoluutio on, mutta valonläpäisykyky pienenee. Samalla vaaditaan, että anturin kartiokärki on mahdollisimman lyhyt, sillä mitä pidempi kartion kärki on, sitä kauemmaksi valo etenee sen aallonpituutta pienemmän aaltoputken läpi, jolloin valon vaimennus on suurempi. . Siksi valokuituanturien valmistuksessa tavoitellaan saada aikaan pieni neulankärki ja lyhyt kartiomainen kärki.
