Princip optičke mikroskopije bliskog polja
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) od objekta.
Zasnovano na principima detekcije i snimanja neradijativnih polja, optički mikroskopi u bliskom polju mogu probiti granicu difrakcije običnih optičkih mikroskopa i provesti optičko snimanje na nanosmjerima i spektralna istraživanja pri ultra visokoj optičkoj rezoluciji.
Optički mikroskop bliskog polja sastoji se od sonde, uređaja za prijenos signala, kontrole skeniranja, obrade signala i sistema povratnih informacija signala. Princip generisanja i detekcije bliskog polja: Upadna svetlost obasjava objekat sa mnogo malih i finih struktura na površini. Ove fine strukture, pod dejstvom upadnog svetlosnog polja, proizvode reflektovane talase uključujući nestalne talase ograničene na površinu objekta i talase koji se šire prema daljini. Evanescentni talasi dolaze iz finih struktura unutar objekata (objekti manji od talasne dužine). Talasi koji se šire dolaze iz grubih struktura u objektu (predmeta veći od valne dužine), koje ne sadrže nikakve informacije o finoj strukturi objekta. Ako se vrlo mali centar raspršenja koristi kao nanodetektor (kao što je sonda) i postavi se dovoljno blizu površini objekta, evanescentni val se pobuđuje, uzrokujući da ponovo emituje svjetlost. Svjetlo generirano ovom ekscitacijom također uključuje neotkrivene prolazne valove i valove širenja koji se mogu širiti do udaljene detekcije, dovršavajući proces detekcije bliskog polja. Prijelaz između evanescentnog polja i polja propagacije je linearan, a polje propagacije tačno odražava promjene u latentnom polju. Ako se centar raspršenja koristi za skeniranje površine objekta, može se dobiti dvodimenzionalna slika. Po principu međusobne inverzije, interakcija između izvora svjetlosti zračenja i nanodetektora se zamjenjuje, a uzorak se ozrači nanoizvorom svjetlosti (evanescentno polje). Zbog efekta rasipanja fine strukture objekta u odnosu na emisiono polje, evanescentni val se pretvara u val koji se širi koji se može detektirati na daljinu, a rezultati su potpuno identični.
Optička mikroskopija bliskog polja je tehnika digitalnog snimanja koja uključuje skeniranje i snimanje sonde tačku po tačku na površini uzorka. Slika 1 je dijagram principa snimanja optičkog mikroskopa bliskog polja. Metoda grube aproksimacije xyz na slici može podesiti udaljenost između sonde i uzorka sa tačnošću od desetina nanometara; Skeniranje xy i z-kontrola mogu kontrolirati skeniranje sonde i povratnu informaciju u z-smjeru s preciznošću od 1 nm. Upadni laser na slici se uvodi u sondu kroz optičko vlakno i može promijeniti stanje polarizacije upadne svjetlosti prema zahtjevima. Kada upadni laser ozrači uzorak, detektor može odvojeno prikupiti signal prijenosa i signal refleksije moduliran uzorkom, koji se pojačavaju pomoću fotomultiplikatora. Zatim se direktno pretvaraju iz analognog u digitalni i prikupljaju od strane kompjutera ili se unose u spektrometar kroz spektroskopski sistem kako bi se dobile spektralne informacije. Kontrolu sistema, prikupljanje podataka, prikaz slike i obradu podataka obavljaju kompjuteri. Iz gornjeg procesa snimanja, može se vidjeti da optička mikroskopija u bliskom polju može istovremeno prikupiti tri vrste informacija, odnosno morfologiju površine uzorka, optičke signale bliskog polja i spektralne signale.
