Kuo skiriasi artimojo lauko optinis mikroskopas ir tolimojo lauko mikroskopas?
Kas yra artimojo lauko optinė mikroskopija?
Nuo devintojo dešimtmečio, mokslui ir technologijoms pažengus į mažo masto ir mažų matmenų erdves bei tobulėjant skenuojančio zondo mikroskopijos technologijai, optikos srityje atsirado naujas tarpdisciplininis dalykas – artimojo lauko optika. Artimo lauko optika pakeitė tradicinę optinės skiriamosios gebos ribą. Naujo tipo artimojo lauko optinio mikroskopo (NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope arba SNOM) atsiradimas žmonių regėjimo lauką išplėtė nuo pusės krintančios šviesos bangos ilgio iki kelių dešimtųjų bangos ilgio, t. nanometrų skalė. Atliekant artimojo lauko optinę mikroskopiją, įprastų optinių instrumentų lęšiai pakeičiami mažyčiais optiniais zondais, kurių galiukų apertūra yra daug mažesnė už šviesos bangos ilgį.
Dar 1928 m. Synge pasiūlė, kad pro mažą 10 nm angą apšvitinus krintančią šviesą į mėginį, kurio atstumas yra 10 nm, nuskenavus 10 nm žingsniu ir surinkus mikro zonos optinį signalą, būtų įmanoma. norint gauti itin didelę skiriamąją gebą. Šiame intuityviame aprašyme Synge aiškiai numatė pagrindines šiuolaikinės artimojo lauko optinės mikroskopijos ypatybes.
1970 m. Ashas ir Nichollsas pritaikė artimojo lauko koncepciją, kad sukurtų dvimatį vaizdą, kurio skiriamoji geba yra K/60 mikrobangų juostoje (K=3cm). 1983 m. BM Ciuricho tyrimų centras sėkmingai pagamino nanoskalės šviesos skyles metalu dengto kvarco kristalo gale. Itin didelės optinės raiškos K/20 vaizdai gaunami naudojant tuneliavimo srovę kaip grįžtamąjį ryšį apie atstumą tarp zondo ir mėginio. „AT&T Bell Laboratories“ paskatino daugiau dėmesio skirti artimojo lauko optikai. 1991 m. Betzig ir kt. naudojo optinį skaidulą, kad padarytų kūginę optinę skylę su dideliu šviesos srautu, o šone uždėjo metalinę plėvelę, kartu su unikaliu šlyties jėgos zondo ir mėginio atstumo reguliavimo metodu, kuris ne tik padidino perduodamą fotonų srautą. Tuo pačiu metu jis suteikia stabilų ir patikimą valdymo metodą, suaktyvinantį didelės skiriamosios gebos optinį artimojo lauko optinės mikroskopijos stebėjimą įvairiose srityse, tokiose kaip biologija, chemija, magneto-optiniai domenai ir didelio tankio informacijos saugojimo įrenginiai, ir kvantiniai prietaisai. studijų serija. Vadinamoji artimojo lauko optika yra palyginti su tolimojo lauko optika. Tradicinės optinės teorijos, tokios kaip geometrinė optika ir fizinė optika, paprastai tiria tik šviesos laukų pasiskirstymą toli nuo šviesos šaltinių ar objektų ir paprastai vadinamos tolimojo lauko optika. Iš esmės tolimojo lauko optikoje yra tolimojo lauko difrakcijos riba, kuri riboja minimalų skiriamosios gebos dydį ir minimalų žymės dydį, kai mikroskopijai ir kitoms optinėms reikmėms naudojamas tolimojo lauko optikos principas. Kita vertus, artimojo lauko optika tiria šviesos laukų pasiskirstymą šviesos šaltinio ar objekto bangos ilgio diapazone. Artimo lauko optikos tyrimų srityje tolimojo lauko difrakcijos riba yra pažeista, o skiriamosios gebos ribai iš esmės nebetaikomi jokie apribojimai ir ji gali būti be galo maža, todėl mikroskopinio vaizdo ir kitų optinių vaizdų optinė skiriamoji geba. programas galima patobulinti remiantis artimojo lauko optikos principu. Įvertink.
Optinė skiriamoji geba, pagrįsta artimojo lauko optine technologija, gali pasiekti nanometrų lygį, peržengdama tradicinės optikos skiriamosios gebos difrakcijos ribą, kuri suteiks galingas operacijas, matavimo metodus ir prietaisų sistemas daugeliui mokslinių tyrimų sričių, ypač nanotechnologijų plėtrai. Šiuo metu fizikos, biologijos, chemijos, medžiagų mokslo srityse taikomi artimojo lauko skenuojantys optiniai mikroskopai ir artimojo lauko spektrometrai, pagrįsti išnykstančio lauko aptikimu, o taikymo sritis nuolat plečiasi; o kitos artimojo lauko optika pagrįstos programos, tokios kaip nanolitografija ir itin didelio tankio artimojo lauko optinė saugykla, nanooptiniai komponentai, nanodalelių fiksavimas ir manipuliavimas ir kt., taip pat patraukė vartotojų dėmesį. daug mokslininkų.
Be to, kad jie abu vadinami mikroskopais, panašumų nėra daug.
Visų pirma, didžiausias skirtumas yra tas, kad skiriasi skiriamoji geba. Tolimojo lauko mikroskopas, ty tradicinis optinis mikroskopas, ribojamas difrakcijos ribos. Sunku aiškiai atvaizduoti regionus, mažesnius už šviesos bangos ilgį; o artimojo lauko mikroskopu galima gauti aiškų vaizdą.
Antra, principas skiriasi. Tolimojo lauko mikroskopas naudoja šviesos atspindį ir refrakciją ir tt, taip pat gali naudoti lęšių derinį; o artimajame lauke reikalingas zondas, o išnykstančio lauko ir perdavimo lauko sujungimas ir konvertavimas naudojamas šviesos išlyginimui. signalo gavimas.
Be to, instrumento sudėtingumas, kaina ir tt nėra tas pats.
