Įprastas optinis mikroskopas ir beveik lauko optinis mikroskopas
Artimo lauko optinis mikroskopas yra įprastų optinių mikroskopų revoliucija. Vaizdai nenaudoja optinių lęšių, tačiau naudoja zondo galiuką, kad nuskaitytų virš mėginio paviršiaus, kad gautų informaciją apie mėginio paviršių. Išanalizavo tradicinių optinių mikroskopų ir artimiausio lauko optinių mikroskopų vaizdavimo principų fizinę esmę, taip pat dviejų mikroskopų sistemų struktūrų panašumus ir skirtumus. Pristatė pluošto optinių zondų gamybos metodą. Didžiausias dėmesys buvo skiriamas artimiausio lauko aptikimo principams, optiniam tuneliavimo efektui ir ne radiacijos laukų savybėms.
Tradiciniai optiniai mikroskopai yra seniausi mikroskopų šeimos nariai, kurių istorija yra kelis šimtus metų. Anksčiau tai buvo vienintelė mažų konstrukcijų stebėjimo priemonė. Tradiciniai optiniai mikroskopai daugiausia naudoja optinius lęšius, kad padidintų ar vaizdo objektus. Apskritai, vienas objektyvas gali kelis kartus padidinti objektą, o objektyvų derinys gali beveik padidinti jį beveik iki beveik tūkstančio kartų. Šviesos difrakcijos poveikis riboja galimybę dar labiau pagerinti optinių mikroskopų skiriamąją gebą. Tai yra Rayleigh rezoliucijos riba.
Tradicinių optinių mikroskopų apžvalga
Tradiciniai optiniai mikroskopai yra sudaryti iš optinių lęšių. Naudojant medžiagos lūžio rodiklį ir objektyvo kreivumą, stebimas objektas padidinamas, kad gautų išsamią informaciją. Tačiau optinio mikroskopo padidinimo negalima padidinti savavališkai, nes jį riboja optinės difrakcijos riba.
Kur R yra atstumas tarp dviejų taškų, λ yra sijos bangos ilgis, n yra terpės lūžio rodiklis, o θ yra pusiau kampinė lęšio anga, kuri renka ir sutelkia pluoštą į detektorių. Jame nurodomas atstumas, nuo kurio galima tiksliai atskirti du taškus, o tai lemia vaizdavimo sistemos parametrai. Aukščiau pateikta nelygybė rodo, kad norint pagerinti skiriamąją gebą (ty mažinti atstumą R), yra tik trys būdai: (1) Pasirinkite trumpesnius bangos ilgius (jei ultravioletinių spindulių spinduliuotės, rentgeno spinduliai ar elektronų pluoštai pasirenkami, jie bus veiksmingesni). (2) Norėdami pagerinti N, dirbkite su medžiagomis, turinčiomis aukštą lūžio rodiklį. Tai yra panardinimo mikroskopijos principas, kurį „Amici“ išrado viduryje -19. (3) Padidinkite mikroskopo diafragmos kampą. Elektronų mikroskopai vietoj šviesos pluošto naudoja elektronų pluoštus, labai pagerindami skiriamąją gebą. Reikėtų pažymėti, kad Rayleigh kriterijus grindžiamas plintančių bangų prielaida. Jei galima aptikti ne radiacijos laukus, tikimasi, kad išvengs Rayleigh kriterijaus ir visiškai nutrūks dėl difrakcijos barjerų apribojimų.
Artimo lauko optinio mikroskopo principas
Vaizdo procesą galime suprasti taip: Kai ant tikslinio objekto projektuojama fotonas ar elektronas, kurį skleidžia šviesos šaltinis, jis atsispindi ir užfiksuoja ar gauna tam tikrą detektorių (pvz., Stebėtojo akis ar fotoaparatą). Dėl to, kad trajektorija ir atspindėtų dalelių skaičius yra susiję su objekto savybėmis, dalelių pluoštai turi informaciją apie objekto charakteristikas. Mes vadiname „atvaizdo“ projekciją. Fiziškai objektai ir vaizdai yra labai skirtingi: objektai paprastai yra trimatūs; Ir paprastai tai yra dviejų matmenų fizinių dydžių projekcija, susijusi su objekto struktūra, nes įrašymo terpė yra dvimatė. Šis fizinis kiekis paprastai yra šviesos intensyvumas, nes detektoriai yra jautrūs tik šviesos intensyvumui. Jei pats objektą pakeisime šviesos lauku, susijusiu su objektu, galime ištirti ryšį tarp objekto lauko ir vaizdo lauko, tai yra, ryšys tarp objekto lauko intensyvumo ir jo intensyvumo vaizdo plokštumoje. Tačiau pirmas klausimas, į kurį reikia atsakyti, yra: koks yra objekto struktūros ir jo šviesos lauko santykis? Iš esmės „Maxwell“ lygtys suteikia būdą ištirti šią problemą: elektronų srovės arba krūvio tankio pasiskirstymo pokyčiai objekto viduje veikiant išoriniam elektromagnetiniam laukui; Svyruojantys krūviai ir srovės gali sukelti elektromagnetinio lauko pokyčius, leidžiančius jam sklisti iš objekto paviršiaus į išorinę erdvę. Remiantis tęstinumo principu, atrodo logiška daryti išvadą, kad įkrovų ir srovių pasiskirstymas objekto paviršiuje gali būti rekonstruotas iš erdvinio lauko pasiskirstymo, ypač arti objekto. Dėl to, kad įkrovų ar srovių pasiskirstymas keičiasi tik labai mažais atstumais (paprastai mažesnis už bangos ilgį), mes taip pat darome prielaidą, kad „erdvės laukas ypač arti objekto“ keičiasi tik tokiais mažais atstumais.
