Artimojo lauko optinės mikroskopijos pagrindai Artimo lauko optinės mikroskopijos pagrindai
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).
Artimojo lauko optinė mikroskopija, pagrįsta ne spinduliuotės lauko zondavimo ir vaizdavimo principu, gali peržengti difrakcijos ribą, kuri yra veikiama įprastų optinių mikroskopų, todėl galima atlikti nanoskalės optinį vaizdą ir nanoskalės spektroskopinius tyrimus ultra didelė optinė skiriamoji geba.
Artimojo lauko optinis mikroskopas susideda iš zondo, signalų perdavimo įrenginio, skenavimo valdymo, signalų apdorojimo ir signalų grįžtamojo ryšio sistemos. Artimo lauko generavimo ir aptikimo principas: krentančios šviesos spinduliavimas į objekto paviršių su daugybe mažų mikrostruktūrų, šios mikrostruktūros atlieka krintančios šviesos lauko vaidmenį, susidariusioje atsispindėjusioje bangoje yra staigi banga, apribota objekto paviršiumi ir sklidimas banguoja į tolį. Staigios bangos kyla iš smulkių objekto struktūrų (objektų, mažesnių už bangos ilgį). Sklindanti banga kyla iš grubios objekto struktūros (objektų, didesnių už bangos ilgį), kurioje nėra jokios informacijos apie smulkią objekto struktūrą. Jei labai mažas sklaidos centras naudojamas kaip nanodetektorius (pvz., zondas), padėtas pakankamai arti objekto paviršiaus, kad sužadintų greitą bangą ir vėl skleistų šviesą. Šio sužadinimo sukuriamoje šviesoje taip pat yra neaptinkamų greitų bangų ir sklindančių bangų, kurias galima skleisti iki tolimų aptikimų, ir šis procesas užbaigia artimojo lauko aptikimą. Perėjimas tarp greitojo lauko ir sklindančio lauko yra tiesinis, o sklindantis laukas tiksliai atspindi paslėptojo lauko pokyčius. Jei sklaidos centras naudojamas skenuoti objekto paviršių, galima gauti dvimatį vaizdą. Pagal abipusiškumo principą švitinamojo šviesos šaltinio ir nanodetektoriaus vaidmenys keičiasi vienas su kitu, o mėginys apšvitinamas nano šviesos šaltiniu (staigus laukas) ir dėl švitinimo lauko sklaidos. Dėl smulkios objekto struktūros staigi banga paverčiama sklindančia banga, kurią galima aptikti per atstumą, o rezultatas yra visiškai toks pat.
Artimojo lauko optinė mikroskopija susideda iš taško po taško nuskaitymo ir taško po taško įrašymo zondu ant mėginio paviršiaus, po kurio atliekamas skaitmeninis vaizdas. 1 paveiksle parodyta artimojo lauko optinio mikroskopo vaizdavimo schema. Paveikslėlyje xyz grubus aproksimacijos metodas gali reguliuoti atstumą nuo zondo iki mėginio dešimčių nanometrų tikslumu; o xy nuskaitymas ir z valdymas gali būti naudojami 1 nm tikslumu, kad būtų galima valdyti zondo nuskaitymą ir z krypties grįžtamąjį ryšį. Kritantis lazeris, parodytas paveikslėlyje, į zondą įvedamas per optinį pluoštą, o krintančios šviesos poliarizacijos būsena gali būti keičiama pagal reikalavimus. Kai krintantis lazeris apšvitina mėginį, detektorius gali atskirai rinkti perdavimo ir atspindžio signalus, kuriuos moduliuoja mėginys ir sustiprina fotodaugiklio vamzdelis, o tada tiesiogiai analoginio į skaitmeninį keitiklį per kompiuterį arba spektroskopijos sistemą. spektrometras, kad gautų spektrinę informaciją. Sistemos valdymas, duomenų gavimas, vaizdo rodymas ir duomenų apdorojimas atliekami kompiuteriu. Iš aukščiau pateikto vaizdo gavimo proceso matyti, kad artimojo lauko optinis mikroskopas gali vienu metu rinkti trijų tipų informaciją, ty mėginio paviršiaus morfologiją, artimojo lauko optinį signalą ir spektrinį signalą.
