Infraraudonųjų spindulių pasyviosios artimojo lauko mikroskopijos (SNoiM) eksperimentiniai principai ir jos pritaikymai
Near-field radiation at the surface of an object is difficult to detect due to its swift-wave nature (i.e., the intensity decreases sharply as it moves away from the surface of the object). In SNoiM, this problem is effectively solved using the scanning probe technique. As shown in Fig. 1(b), when the nanoprobe is not introduced (or the probe is far away from the object surface), the near-field snappy waves near the surface of the object cannot be detected, and the microscope operates in the conventional infrared thermography mode, which obtains only the far-field radiated signals.The key of the SNoiM technique is to bring the probe close to the near-surface of the sample (e.g., within 10 nm) so that the near-field snappy waves can be effectively scattered by the tip of the probe. In this detection mode, both near-field and far-field components are present in the sample signal acquired by the probe. Therefore, by controlling the probe-to-surface spacing h, a mixed near-field and far-field signal (h < 100 nm, called near-field mode) or a single far-field signal (h >>Galima gauti 100 nm arba zondo ištraukimą, vadinamą tolimojo lauko režimu). Galų gale, objekto artimojo lauko informaciją galima išgauti iš tolimojo lauko fono, naudojant zondo aukščio moduliavimo ir demoduliavimo metodus.
Artimojo lauko signalai, kuriuos išsklaido zondas, pirmiausia surenkami didelės skaitmeninės diafragmos infraraudonųjų spindulių objektyvu. Tačiau tolimojo lauko skleidžiami signalai iš aplinkos, DUT ir paties prietaiso šiame procese negali būti atšaukti, o juos kartu su artimojo lauko signalais surenka infraraudonųjų spindulių objektyvas, todėl artimojo lauko signalai yra silpni. DUT naikina didelė tolimojo lauko foninė spinduliuotė. Siekdami sumažinti tolimojo lauko foninius signalus, tyrėjai sukūrė konfokalinę diafragmą su labai maža diafragma (~ 100 μm) virš infraraudonųjų spindulių objektyvo, kuri sumažina surinkimo vietą ir efektyviai slopina foninės spinduliuotės signalus. Tačiau net ir tokiu atveju sunku nustatyti, ar yra pakankamai jautrus infraraudonųjų spindulių detektorius, galintis aptikti silpnus artimojo lauko signalus, išsklaidytus nanozondų. Šiuo tikslu mūsų komanda sukūrė itin didelio jautrumo infraraudonųjų spindulių detektorių, kad įveiktų šią techninę kliūtį.
Tarp jų auksinė cilindrinė ertmė yra kriogeninis Dewar, kuriame yra pačių sukurtas itin didelio jautrumo infraraudonųjų spindulių detektorius (CSIP) ir kai kurie žemos temperatūros optiniai komponentai; baltame langelyje pavaizduotas kamertono pagrindu sukurtas atominės jėgos mikroskopas (AFM), infraraudonųjų spindulių rinkimo objektyvas ir laboratorijoje surinkta mėginio stadijos sritis. IR artimojo lauko vaizdo erdvinės skiriamosios gebos neberiboja zondo bangos ilgis, o lemia zondo galiuko dydis. Elektrocheminio ėsdinimo metodu galima paruošti puikios morfologijos metalinius (volframo) nanozondus, kurių antgalio skersmuo gali būti 100 nm ar mažesnis.
