Grundlæggende om optisk nærfeltsmikroskopi Grundlæggende om optisk nærfeltsmikroskopi
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).
Nærfelts optisk mikroskopi, baseret på princippet om ikke-strålingsfeltsondering og billeddannelse, er i stand til at bryde gennem diffraktionsgrænsen, som almindelige optiske mikroskoper udsættes for, hvilket gør det muligt at udføre optisk billeddannelse i nanoskala og spektroskopiske undersøgelser i nanoskala ved ultra- høj optisk opløsning.
Nærfelts optisk mikroskop består af sonde, signaltransmissionsenhed, scanningskontrol, signalbehandling og signalfeedbacksystem. Nærfeltsgenerering og detektionsprincip: indfaldende lysbestråling til overfladen af objektet med mange små mikrostrukturer, disse mikrostrukturer i rollen som det indfaldende lysfelt, den resulterende reflekterede bølge indeholder en pludselig bølge begrænset til objektets overflade og udbredelse bølger til det fjerne. Pludselige bølger kommer fra de fine strukturer i objektet (objekter, der er mindre end bølgelængden). Den udbredte bølge kommer fra objektets ru struktur (objekter større end bølgelængden), som ikke indeholder nogen information om objektets fine struktur. Hvis et meget lille spredningscenter bruges som en nanodetektor (f.eks. en sonde), placeres tæt nok på objektets overflade til at excitere den hurtige bølge, hvilket får den til at udsende lys igen. Lyset, der produceres af denne excitation, indeholder også uopdagelige hurtige bølger og udbredende bølger, der kan forplantes til fjerndetekteringer, og denne proces fuldender detekteringen af nærfeltet. Overgangen mellem det hurtige felt og det udbredte felt er lineært, og det udbredende felt afspejler nøjagtigt ændringerne i det skjulte felt. Hvis et spredningscenter bruges til at scanne over overfladen af et objekt, kan et todimensionalt billede opnås. I henhold til princippet om gensidighed skiftes rollerne for den bestrålende lyskilde og nano-detektoren med hinanden, og prøven bestråles med en nano-lyskilde (abrupt felt) og på grund af spredningen af det bestrålende felt. ved objektets fine struktur omdannes den bratte bølge til en udbredende bølge, som kan detekteres på afstand, og resultatet er nøjagtigt det samme.
Nærfelts optisk mikroskopi består af punkt-for-punkt scanning og punkt-for-punkt optagelse med en sonde på overfladen af prøven efterfulgt af digital billeddannelse. Figur 1 viser den billeddannende skematisk af et optisk nærfeltsmikroskop. På figuren kan xyz-grov tilnærmelsesmetoden justere afstanden fra sonden til prøven med en nøjagtighed på titusvis af nanometer; mens xy-scanningen og z-kontrollen kan bruges med en nøjagtighed på 1nm til at styre sondescanningen og z-retningsfeedback følger. Den indfaldende laser, vist på figuren, indføres i sonden gennem en optisk fiber, og polarisationstilstanden af det indfaldende lys kan ændres efter behov. Når den indfaldende laser bestråler prøven, kan detektoren separat opsamle transmissions- og reflektionssignalerne moduleret af prøven og forstærket af fotomultiplikatorrøret og derefter direkte af analog-til-digital-konverteren gennem computeropsamlingen eller gennem spektroskopisystemet til spektrometeret for at få spektral information. Systemstyring, dataopsamling, billedvisning og databehandling udføres af computeren. Ud fra ovenstående billeddannelsesproces kan det ses, at det optiske nærfeltsmikroskop samtidigt kan indsamle tre typer information, dvs. prøvens overflademorfologi, det optiske nærfeltssignal og det spektrale signal.
