Mitä eroa on lähikenttäoptisella mikroskopialla ja kaukokenttämikroskopialla
Mikä on lähikentän optinen mikroskooppi?
1980-luvulta lähtien tieteen ja tekniikan edistyessä kohti pienimuotoista ja pieniulotteista avaruutta ja pyyhkäisyanturimikroskopiateknologian kehittyessä optiikan alalle on syntynyt uusi monitieteinen ala - lähikenttäoptiikka. Lähikenttäoptiikka on mullistanut perinteisen optisen resoluution rajan. Uuden tyyppisen lähikenttäpyyhkäisyoptisen mikroskoopin (NSOM), joka tunnetaan myös nimellä SNOM, ilmaantuminen on laajentanut ihmisten näkökentän puolesta tulevan valon aallonpituudesta useisiin kymmeniin aallonpituuksiin, eli nanomittakaavaan. Lähikenttäoptisessa mikroskopiassa perinteisten optisten instrumenttien linssi korvataan pienellä optisella anturilla, jonka kärjen aukko on paljon pienempi kuin valon aallonpituus.
Synge ehdotti jo vuonna 1928, että ultrakorkea resoluutio voitaisiin saavuttaa valaisemalla tulevaa valoa pienen reiän läpi, jonka aukko on 10 nm, näytteelle, jonka etäisyys on 10 nm, skannaamalla ja keräämällä valosignaaleja mikroalueella askelkoolla. 10 nm. Tässä intuitiivisessa kuvauksessa Synge on selvästi ennustanut nykyaikaisten lähikenttäoptisten mikroskooppien pääpiirteet.
Vuonna 1970 Ash ja Nicholls käyttivät lähikentän käsitettä saavuttaakseen kaksiulotteisen kuvantamisen K/60 resoluutiolla mikroaaltokaistalla (K=3cm). Vuonna 1983 BM Zurich Research Center valmisti onnistuneesti nanomittakaavan optisia huokosia metallilla päällystettyjen kvartsikiteiden kärkiin. Käyttämällä tunnelointivirtaa takaisinkytkentänä anturin ja näytteen välillä, saat erittäin korkean optisen resoluution kuvan K/20. Lähikenttäoptiikan liikkeellepaneva voima saada laajempaa huomiota tulee AT&T Bell Labista. Vuonna 1991 Betzig et ai. teki korkean suorituskyvyn kartiomaisia optisia reikiä käyttämällä optisia kuituja, kerrostettiin metallisia ohuita kalvoja sivuille ja käytettiin ainutlaatuista leikkausvoimamittausanturin näytevälin säätömenetelmää. Tämä ei ainoastaan lisännyt fotonivirtaa useilla suuruusluokilla, vaan tarjosi myös vakaan ja luotettavan ohjausmenetelmän, joka laukaisi sarjan tutkimuksia korkearesoluutioisesta optisesta havainnosta eri aloilla, kuten biologia, kemia, magneto-optiset alueet, korkea- tiheystietojen tallennuslaitteet ja lähikenttäoptista mikroskopiaa käyttävät kvanttilaitteet. Ns. lähikenttäoptiikka on suhteessa kaukokenttäoptiikkaan. Perinteiset optiset teoriat, kuten geometrinen optiikka ja fyysinen optiikka, tutkivat tyypillisesti vain valokenttien jakautumista kaukana valonlähteistä tai esineistä, joita kutsutaan yleisesti kaukokenttäoptiikaksi. Kaukokenttäoptiikalla on periaatteessa kaukokentän diffraktioraja, joka rajoittaa vähimmäisresoluutiota ja pienintä merkintäkokoa käytettäessä kaukokenttäoptiikan periaatteita mikroskopiassa ja muissa optisissa sovelluksissa. Lähikenttäoptiikka tutkii valokentän jakautumista valonlähteen tai kohteen aallonpituusalueella. Lähikenttäoptiikan tutkimuksen alalla kaukokentän diffraktioraja on rikki, eikä resoluutioraja ole enää periaatteessa rajoitettu ja voi olla äärettömän pieni. Siksi lähikenttäoptiikan periaatteiden pohjalta mikroskooppisen kuvantamisen ja muiden optisten sovellusten optista resoluutiota voidaan parantaa.
Lähikenttäoptiseen tekniikkaan perustuva optinen resoluutio voi saavuttaa nanometrin tason ja rikkoa perinteisen optiikan diffraktiorajan. Tämä tarjoaa tehokkaan toiminnan, mittausmenetelmiä ja instrumenttijärjestelmiä monille tieteellisen tutkimuksen aloille, erityisesti nanoteknologian kehitykselle. Tällä hetkellä lähikenttäpyyhkäisyoptisia mikroskooppeja ja piilokentän havaitsemiseen perustuvia lähikenttäspektrometrejä on sovellettu esimerkiksi fysiikan, biologian, kemian ja materiaalitieteen aloilla, ja niiden käyttöalue laajenee jatkuvasti; Muut lähikenttäoptiikkaan perustuvat sovellukset, kuten nanolitografia ja ultrasuuritiheyksinen lähikenttäoptinen tallennus, nanooptiset komponentit sekä nanomittakaavan hiukkasten sieppaus ja käsittely, ovat myös herättäneet monien tieteellisten työntekijöiden huomion.
Sen lisäksi, että niitä kutsutaan mikroskooppeiksi, niissä ei ole paljon yhtäläisyyksiä.
Ensinnäkin, ja myös suurin ero, resoluutio on erilainen. Kaukokenttämikroskopiaa, joka tunnetaan myös perinteisenä optisena mikroskopiana, rajoittaa diffraktioraja, mikä vaikeuttaa kuvan selkeää kuvaamista valon aallonpituutta pienemmillä alueilla; Ja lähikenttämikroskopialla voidaan saada selkeä kuva.
Toiseksi periaate on erilainen. Kaukokenttämikroskopia hyödyntää valon heijastusta ja taittumista, ja se voidaan saavuttaa yhdistämällä linssejä; Lähikentässä tarvitaan antureita optisten signaalien saamiseksi kytkemällä ja muuntamalla vaimenevia ja lähetyskenttiä.
Myös välineiden monimutkaisuus ja kustannukset jne.
