Hvad er forskellen mellem nærfelts optisk mikroskopi og fjernfeltsmikroskopi

Hvad er forskellen mellem nærfelts optisk mikroskopi og fjernfeltsmikroskopi

Hvad er et nærfelts optisk mikroskop?
Siden 1980'erne, med videnskabens og teknologiens fremskridt hen imod småskala og lavdimensionelt rum, og udviklingen af ​​scanning probe mikroskopi-teknologi, er et nyt tværfagligt felt - nærfeltsoptik opstået inden for optik. Nærfeltsoptik har revolutioneret den traditionelle optiske opløsningsgrænse. Fremkomsten af ​​en ny type nærfeltsskanning optisk mikroskop (NSOM), også kendt som SNOM, har udvidet folks synsfelt fra halvdelen af ​​bølgelængden af ​​indfaldende lys til flere titusinder af bølgelængder, det vil sige nanoskala. I nærfelts optisk mikroskopi er linsen i traditionelle optiske instrumenter erstattet af en lille optisk sonde, hvis spidsåbning er meget mindre end lysets bølgelængde.

Allerede i 1928 foreslog Synge, at ultrahøj opløsning kunne opnås ved at skinne indfaldende lys gennem et lille hul med en blænde på 10 nm på en prøve med en afstand på 10 nm, scanne og indsamle lyssignaler i mikroregionen i en trinstørrelse på 10nm. I denne intuitive beskrivelse har Synge klart forudsagt hovedtrækkene ved moderne optiske nærfeltsmikroskoper.

I 1970 anvendte Ash og Nicholls begrebet nærfelt til at opnå todimensionel billeddannelse med en opløsning på K/60 i mikrobølgebåndet (K=3cm). I 1983 forberedte BM Zurich Research Center med succes optiske porer i nanoskala ved spidsen af ​​metalbelagte kvartskrystaller. Ved at bruge tunnelstrøm som feedback mellem sonden og prøven opnås et billede med ultrahøj optisk opløsning på K/20. Drivkraften for nærfeltsoptik til at tiltrække mere udbredt opmærksomhed kommer fra AT&T Bell Lab. I 1991 beskrev Betzig et al. lavede koniske optiske huller med høj gennemstrømning ved hjælp af optiske fibre, aflejrede tynde metalfilm på siden og brugte en unik metode til kontrol af forskydningskraftsondeprøveafstand. Dette øgede ikke kun fotonfluxen med adskillige størrelsesordener, men gav også en stabil og pålidelig kontrolmetode, der udløste en række undersøgelser af optisk observation med høj opløsning inden for forskellige områder såsom biologi, kemi, magneto-optiske domæner, densitetsinformationslagringsenheder og kvanteenheder, der anvender optisk nærfeltsmikroskopi. Den såkaldte nærfeltsoptik er i forhold til fjernfeltsoptik. Traditionelle optiske teorier, såsom geometrisk optik og fysisk optik, studerer typisk kun fordelingen af ​​lysfelter langt væk fra lyskilder eller objekter, almindeligvis omtalt som fjernfeltsoptik. Fjernfeltsoptik har i princippet en fjernfeltsdiffraktionsgrænse, som begrænser minimumopløsningsstørrelsen og minimumsmærkningsstørrelsen ved brug af fjernfeltsoptikprincipper til mikroskopi og andre optiske applikationer. Nærfeltsoptik studerer fordelingen af ​​lysfeltet inden for et bølgelængdeområde fra en lyskilde eller et objekt. Inden for nærfeltsoptikforskning er fjernfeltsdiffraktionsgrænsen brudt, og opløsningsgrænsen er principielt ikke længere begrænset og kan være uendelig lille. Derfor, baseret på principperne for nærfeltsoptik, kan den optiske opløsning af mikroskopisk billeddannelse og andre optiske applikationer forbedres.

Den optiske opløsning baseret på nærfelts optisk teknologi kan nå nanometerniveauet og bryde gennem diffraktionsgrænsen for traditionel optik. Dette vil give kraftfulde drift, målemetoder og instrumentsystemer til mange områder af videnskabelig forskning, især udviklingen af ​​nanoteknologi. På nuværende tidspunkt er nærfeltsscanningsmikroskoper og nærfeltsspektrometre baseret på skjult feltdetektion blevet anvendt inden for områder som fysik, biologi, kemi og materialevidenskab, og deres anvendelsesområde udvides konstant; Andre applikationer baseret på nærfeltsoptik, såsom nanolitografi og ultrahøj tæthed nærfeltsoptisk lagring, nanooptiske komponenter og indfangning og manipulation af partikler i nanoskala, har også tiltrukket sig opmærksomhed fra mange videnskabelige arbejdere.

Udover at blive kaldt mikroskoper, er der ikke mange ligheder.

For det første, og også den største forskel, er opløsningen anderledes. Fjernfeltsmikroskopi, også kendt som traditionel optisk mikroskopi, er begrænset af diffraktionsgrænsen, hvilket gør det vanskeligt at afbilde klart i områder, der er mindre end lysets bølgelængde; Og nærfeltsmikroskopi kan opnå klar billeddannelse.

For det andet er princippet anderledes. Fjernfeltmikroskopi udnytter lysets refleksion og brydning og kan opnås ved at kombinere linser; I nærfeltet er der behov for sonder for at opnå erhvervelsen af ​​optiske signaler gennem kobling og konvertering af flygtige felter og transmissionsfelter.

Også kompleksiteten og omkostningerne ved instrumenterne osv.