Eksperimentalni principi infrardeče pasivne mikroskopije bližnjega polja (SNoiM) in njene uporabe
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 >>100 nm ali umik sonde, imenovan način daljnega polja). Končno je mogoče informacije bližnjega polja objekta izluščiti iz ozadja daljnega polja z uporabo tehnik modulacije višine sonde in demodulacije.
Signale bližnjega polja, ki jih razprši sonda, najprej zbere infrardeča objektivna leča z visoko numerično odprtino. Vendar pa sevanih signalov daljnega polja iz okolja, DUT in samega instrumenta v tem procesu ni mogoče preklicati in jih skupaj s signali bližnjega polja zbira infrardeča leča objektiva, kar ima za posledico šibke signale bližnjega polja DUT uniči veliko sevanje ozadja daljnega polja. Da bi minimizirali signale ozadja daljnega polja, so raziskovalci zasnovali konfokalno odprtino z zelo majhno odprtino (~100 μm) nad infrardečo objektivno lečo, ki zmanjša zbirno mesto in učinkovito zavira signale sevanja ozadja. Toda tudi s tem je težko ugotoviti, ali obstaja dovolj občutljiv infrardeči detektor, ki lahko zazna šibke signale bližnjega polja, ki jih razpršijo nanosonde. V ta namen je naša ekipa razvila infrardeči detektor z izjemno visoko občutljivostjo, da premaga to tehnično oviro.
Med njimi je zlata cilindrična votlina kriogena Dewarjeva, ki nosi samorazviti infrardeči detektor ultra visoke občutljivosti (CSIP) in nekatere nizkotemperaturne optične komponente; belo polje prikazuje mikroskop na atomsko silo (AFM) na osnovi tuning vilic, objektiv za zbiranje infrardečih žarkov in območje mize za vzorce, sestavljeno v laboratoriju. Prostorska ločljivost IR slike bližnjega polja ni več omejena z valovno dolžino sonde, ampak jo določa velikost konice sonde. Z metodo elektrokemičnega jedkanja je mogoče pripraviti kovinske (volframove) nanosonde z odlično morfologijo, pri katerih je lahko premer konice le 100 nm ali manj.
