Lähikenttäoptisen mikroskopian periaatteet lähikenttäoptisesta mikroskopiasta
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).
Lähikenttäoptinen mikroskopia, joka perustuu ei-säteilykentän luotamiseen ja kuvantamiseen, pystyy ylittämään tavanomaisten optisten mikroskooppien diffraktiorajan, mikä mahdollistaa nanomittakaavan optisen kuvantamisen ja nanomittakaavan spektroskopian suorittamisen ultra- korkea optinen resoluutio.
Lähikenttäoptinen mikroskooppi koostuu anturista, signaalinsiirtolaitteesta, skannauksen ohjauksesta, signaalinkäsittelystä ja signaalin takaisinkytkentäjärjestelmästä. Lähikentän generointi ja tunnistusperiaate: tulevan valon säteilytys kohteen pintaan, jossa on monia pieniä mikrorakenteita, nämä mikrorakenteet tulevan valokentän roolissa, tuloksena oleva heijastuva aalto sisältää äkillisen aallon, joka rajoittuu kohteen pintaan ja etenee aallot kaukaisuuteen. Äkilliset aallot tulevat kohteen hienoista rakenteista (aallonpituutta pienemmistä esineistä). Etenevä aalto tulee kohteen karkeasta rakenteesta (aallonpituutta suuremmat kohteet), joka ei sisällä mitään tietoa kohteen hienorakenteesta. Jos hyvin pientä sirontakeskusta käytetään nanodetektorina (esim. anturi), joka sijoitetaan riittävän lähelle kohteen pintaa, jotta se herättää nopean aallon, jolloin se lähettää valoa uudelleen. Tämän virityksen tuottama valo sisältää myös havaitsemattomia nopeita aaltoja ja eteneviä aaltoja, jotka voidaan levittää kaukaisiin havaintoihin, ja tämä prosessi viimeistelee lähikentän havaitsemisen. Siirtymä nopean kentän ja etenevän kentän välillä on lineaarinen ja etenevä kenttä heijastaa tarkasti piilokentän muutoksia. Jos sirontakeskusta käytetään skannaamaan kohteen pintaa, voidaan saada kaksiulotteinen kuva. Vastavuoroisuusperiaatteen mukaan säteilyttävän valonlähteen ja nanodetektorin roolit vaihtuvat keskenään ja näytettä säteilytetään nanovalonlähteellä (äkillinen kenttä) ja säteilykentän sironnan vuoksi. kohteen hienon rakenteen ansiosta äkillinen aalto muunnetaan eteneväksi aalloksi, joka voidaan havaita kaukaa, ja tulos on täsmälleen sama.
Lähikenttäoptinen mikroskopia koostuu pistekohtaisesta skannauksesta ja pisteestä pisteestä tallentamisesta koettimella näytteen pinnalle, mitä seuraa digitaalinen kuvantaminen. Kuva 1 esittää lähikenttäoptisen mikroskoopin kuvauskaaviota. Kuvassa xyz karkea approksimaatiomenetelmä voi säätää etäisyyttä koettimesta näytteeseen kymmenien nanometrien tarkkuudella; kun taas xy-skannausta ja z-ohjausta voidaan käyttää 1 nm:n tarkkuudella ohjaamaan anturin skannausta ja z-suunnan palautetta seuraa. Kuvassa näkyvä tuleva laser tuodaan optisen kuidun kautta anturin sisään ja tulevan valon polarisaatiotilaa voidaan muuttaa tarpeen mukaan. Kun tuleva laser säteilyttää näytettä, ilmaisin voi kerätä erikseen näytteen moduloimat ja valomonistinputkella vahvistetut lähetys- ja heijastussignaalit ja sitten suoraan analogia-digitaali-muuntimesta tietokoneen hankinnan tai spektroskopiajärjestelmän kautta. spektrometri spektritietojen saamiseksi. Järjestelmän ohjaus, tiedonkeruu, kuvan näyttö ja tietojenkäsittely suoritetaan tietokoneella. Yllä olevasta kuvausprosessista voidaan nähdä, että lähikenttäoptisella mikroskoopilla voidaan samanaikaisesti kerätä kolmen tyyppistä tietoa, eli näytteen pintamorfologiaa, lähikenttäoptista signaalia ja spektrisignaalia.
