Kje so prednosti optičnega mikroskopa bližnjega polja in mikroskopa daljnega polja?
Kaj je optična mikroskopija bližnjega polja?
Od osemdesetih let 20. stoletja se je z napredkom znanosti in tehnologije v majhne in nizkodimenzionalne prostore ter razvojem tehnologije vrstične sondne mikroskopije na področju optike pojavil nov interdisciplinarni predmet - optika bližnjega polja. Optika bližnjega polja je revolucionirala tradicionalno mejo optične ločljivosti. Pojav nove vrste optičnega mikroskopa bližnjega polja (NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope ali SNOM) je razširil vidno polje ljudi s polovice valovne dolžine vpadne svetlobe na nekaj desetin valovne dolžine, tj. nanometrsko merilo. V optični mikroskopiji bližnjega polja so leče v običajnih optičnih instrumentih nadomeščene z majhnimi optičnimi sondami z odprtinami na konicah, ki so veliko manjše od valovne dolžine svetlobe.
Že leta 1928 je Synge predlagal, da je po obsevanju vpadne svetlobe skozi majhno luknjo z odprtino 10 nm na vzorec z razdaljo 10 nm, skeniranju z velikostjo koraka 10 nm in zbiranju optičnega signala mikro območja možno za pridobitev super visoke ločljivosti. V tem intuitivnem opisu je Synge jasno napovedal glavne značilnosti sodobne optične mikroskopije bližnjega polja.
Leta 1970 sta Ash in Nicholls uporabila koncept bližnjega polja za realizacijo dvodimenzionalnega slikanja z ločljivostjo K/60 v mikrovalovnem pasu (K=3cm). Leta 1983 je Raziskovalni center BM Zurich uspešno izdelal nanometrske svetlobne luknje na konici s kovino prevlečenega kvarčnega kristala. Slike ultra visoke optične ločljivosti pri K/20 so pridobljene z uporabo tunelskega toka kot povratne informacije za razdaljo med sondo in vzorcem. Spodbuda, da bi optika bližnjega polja pritegnila širšo pozornost, je prišla iz AT&T Bell Laboratories. Leta 1991 sta Betzig et al. uporabil optična vlakna za izdelavo stožčaste optične luknje z visokim svetlobnim tokom in na stran nanesel kovinski film, skupaj z edinstveno metodo prilagajanja razmika med sondo in vzorcem strižne sile, ki ni samo povečala toka oddanih fotonov. Hkrati zagotavlja stabilno in zanesljivo metodo nadzora, ki je sprožila visokoločljivo optično opazovanje optične mikroskopije bližnjega polja na različnih področjih, kot so biologija, kemija, magnetno-optične domene in naprave za shranjevanje informacij z visoko gostoto, in kvantne naprave. vrsto študij. Tako imenovana optika bližnjega polja se nanaša na optiko daljnega polja. Tradicionalne optične teorije, kot sta geometrijska optika in fizikalna optika, običajno preučujejo le porazdelitev svetlobnih polj daleč stran od svetlobnih virov ali predmetov in se na splošno imenujejo optika daljnega polja. Načeloma obstaja meja uklona daljnega polja v optiki daljnega polja, ki omejuje najmanjšo velikost ločljivosti in najmanjšo velikost oznake pri uporabi načela optike daljnega polja za mikroskopijo in druge optične aplikacije. Optika bližnjega polja pa preučuje porazdelitev svetlobnih polj znotraj območja valovnih dolžin od vira svetlobe ali predmeta. Na področju raziskav optike bližnjega polja je meja uklona daljnega polja prekinjena, meja ločljivosti pa načeloma ni več predmet nobenih omejitev in je lahko neskončno majhna, tako da je optična ločljivost mikroskopskih slik in drugih optičnih aplikacije je mogoče izboljšati po principu optike bližnjega polja. Oceniti.
Optična ločljivost, ki temelji na optični tehnologiji bližnjega polja, lahko doseže nanometrsko raven in preseže uklonsko mejo ločljivosti tradicionalne optike, kar bo zagotovilo zmogljive operacije, merilne metode in instrumentalne sisteme za številna področja znanstvenih raziskav, zlasti razvoj nanotehnologije. Trenutno se skenirni optični mikroskopi bližnjega polja in spektrometri bližnjega polja, ki temeljijo na zaznavanju evanescentnega polja, uporabljajo na področjih fizike, biologije, kemije in znanosti o materialih, obseg uporabe pa se nenehno širi; medtem ko so druge aplikacije, ki temeljijo na optiki bližnjega polja, kot so nanolitografija in optični pomnilnik bližnjega polja z ultra visoko gostoto, nanooptične komponente, zajem in manipulacija delcev v nanometrskem merilu itd., prav tako pritegnile pozornost veliko znanstvenikov.
Razen dejstva, da se oba imenujeta mikroskopa, ni veliko podobnosti.
Kot prvo, največja razlika je v tem, da je ločljivost drugačna. Mikroskop daljnega polja, to je tradicionalni optični mikroskop, je omejen z mejo uklona. Težko je jasno prikazati sliko v regijah, manjših od valovne dolžine svetlobe; medtem ko lahko mikroskop bližnjega polja doseže jasno sliko.
Drugič, princip je drugačen. Mikroskop daljnega polja uporablja odboj in lom svetlobe itd. ter lahko uporablja kombinacijo leč; medtem ko je v bližnjem polju potrebna sonda, za doseganje poravnave svetlobe pa se uporabita povezovanje in pretvorba evanescentnega polja in transmisijskega polja. pridobivanje signala.
Tudi zapletenost instrumenta, cena itd. nista enaka.
