Principi optičke mikroskopije u bliskom polju
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
Zasnovano na principima detekcije i snimanja neradijativnih polja, optički mikroskopi bliskog polja mogu probiti granicu difrakcije običnih optičkih mikroskopa i mogu provoditi optičko snimanje na nanorazmjerima i spektralno istraživanje nanorazmjera pri ultra visokoj optičkoj rezoluciji.
Optički mikroskopi bliskog polja se sastoje od sondi, uređaja za prijenos signala, kontrole skeniranja, obrade signala i sistema povratnih informacija o signalu. Princip generisanja i detekcije bliskog polja: Upadna svetlost zrači objekat sa mnogo sićušnih struktura na površini. Pod dejstvom padajućeg svetlosnog polja, reflektovani talasi koje stvaraju ove strukture uključuju prolazne talase ograničene na površinu objekta i šireći se daleko. talasi koji se šire. Evanescentni talasi potiču iz sićušnih struktura u objektima (objekti manji od talasne dužine). Talas koji se širi dolazi od grube strukture objekta (objekti veći od valne dužine), koja ne sadrži 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, eminentni val će se pobuditi i natjerati ga da ponovo emituje svjetlost. Ova pobuđena svjetlost također sadrži neotkrivene prolazne valove i propagirane valove koji se mogu širiti do udaljenih lokacija radi detekcije. Ovaj proces završava detekciju bliskog polja. Konverzija između evanescentnog polja i propagirajućeg polja je linearna, a propagirajuće polje tačno odražava promjene u evanescentnom polju. Ako se centar raspršenja koristi za skeniranje površine objekta, može se dobiti dvodimenzionalna slika. Prema principu reciprociteta, uloge izvora svjetlosti osvjetljenja i nano-detektora se zamjenjuju, a za osvjetljavanje uzorka koristi se izvor nano svjetlosti (enescentno polje). Zbog efekta raspršivanja fine strukture objekta na polje osvjetljenja, evanescentni val se pretvara u signal koji se može detektirati na daljinu. Rezultati otkrivenih talasa koji se šire su potpuno isti.
Optička mikroskopija bliskog polja koristi sondu za skeniranje tačku po tačku na površini uzorka i snimanje točku po tačku prije digitalnog snimanja. Slika 1 je dijagram principa snimanja optičkog mikroskopa bliskog polja. Na slici, metoda grube aproksimacije xyz može podesiti udaljenost između sonde i uzorka sa tačnošću od desetina nanometara; dok xy skeniranje i z kontrola mogu kontrolirati skeniranje sonde i praćenje povratne sprege u z smjeru s preciznošću od 1 nm. Upadni laser na slici se uvodi u sondu kroz optičko vlakno, a stanje polarizacije upadne svjetlosti može se mijenjati prema zahtjevima. Kada upadni laser ozrači uzorak, detektor može odvojeno prikupiti signal prijenosa i signal refleksije moduliran uzorkom, koji se pojačavaju pomoću fotomultiplikatorske cijevi, a zatim direktno pretvaraju iz analognog u digitalni i zatim prikupljaju kompjuterom ili unose u spektrometar kroz spektroskopski sistem za dobijanje spektra. informacije. Kontrolu sistema, prikupljanje podataka, prikaz slike i obradu podataka obavljaju kompjuteri. Iz gornjeg procesa snimanja može se vidjeti da optički mikroskopi u bliskom polju mogu prikupljati tri vrste informacija u isto vrijeme, a to su morfologija površine uzorka, optički signali bliskog polja i spektralni signali.
