Principi bližnjepoljske optične mikroskopije bližnjepoljske optične mikroskopije
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
Optična mikroskopija bližnjega polja, ki temelji na principu sondiranja polja brez sevanja in slikanja, je sposobna prebiti mejo uklona, ki so ji izpostavljeni običajni optični mikroskopi, kar omogoča izvajanje optičnega slikanja v nanometru in spektroskopskih študij v nanometru pri ultra- visoka optična ločljivost.
Optični mikroskop bližnjega polja je sestavljen iz sonde, naprave za prenos signala, nadzora skeniranja, obdelave signala in povratnega sistema signala. Načelo generiranja in zaznavanja bližnjega polja: obsevanje vpadne svetlobe na površino predmeta s številnimi drobnimi mikrostrukturami, te mikrostrukture v vlogi vpadnega svetlobnega polja, nastali odbiti val vsebuje nenaden val, omejen na površino predmeta, in širjenje valovi v daljavo. Nenadni valovi prihajajo iz finih struktur v objektu (predmeti, manjši od valovne dolžine). Razširjeni val prihaja iz grobe strukture predmeta (predmeti, večji od valovne dolžine), ki ne vsebuje nobenih informacij o fini strukturi predmeta. Če kot nanodetektor uporabimo zelo majhno sipalno središče (npr. sondo), ki ga postavimo dovolj blizu površini predmeta, da vzbudimo hitri val, ki povzroči, da ponovno oddaja svetlobo. Svetloba, ki jo ustvari to vzbujanje, vsebuje tudi nezaznavne hitre valove in razširjajoče se valove, ki se lahko razširijo na oddaljene zaznave, ta postopek pa zaključi zaznavanje bližnjega polja. Prehod med hitrim poljem in širitvenim poljem je linearen, širitveno polje pa natančno odraža spremembe v skritem polju. Če za skeniranje površine predmeta uporabimo razpršilni center, lahko dobimo dvodimenzionalno sliko. Po načelu vzajemnosti se vlogi sevalnega svetlobnega vira in nanodetektorja med seboj zamenjata in vzorec obsevamo z nanosvetlobnim virom (naglo polje), zaradi sipanja sevalnega polja pa s fino strukturo predmeta se nenaden val pretvori v razširjajoči val, ki ga je mogoče zaznati na daljavo, rezultat pa je popolnoma enak.
Optična mikroskopija bližnjega polja je sestavljena iz skeniranja točke za točko in snemanja točke za točko s sondo na površini vzorca, ki ji sledi digitalno slikanje. Slika 1 prikazuje slikovno shemo optičnega mikroskopa bližnjega polja. Na sliki lahko metoda grobe aproksimacije xyz prilagodi razdaljo od sonde do vzorca z natančnostjo desetin nanometrov; medtem ko se skeniranje xy in nadzor z lahko uporabita z natančnostjo 1 nm za nadzor skeniranja sonde in povratne informacije v smeri z. Vpadni laser, prikazan na sliki, se vstavi v sondo skozi optično vlakno, stanje polarizacije vpadne svetlobe pa je mogoče spremeniti glede na zahteve. Ko vpadni laser obseva vzorec, lahko detektor ločeno zbere prenosne in odbojne signale, modulirane z vzorcem in ojačane s fotopomnoževalno cevjo, nato pa neposredno z analogno-digitalnim pretvornikom prek računalniškega zajema ali prek spektroskopskega sistema v spektrometer za pridobitev spektralnih informacij. Nadzor sistema, zajemanje podatkov, prikaz slike in obdelavo podatkov opravi računalnik. Iz zgornjega postopka slikanja je razvidno, da lahko optični mikroskop bližnjega polja hkrati zbira tri vrste informacij, tj. morfologijo površine vzorca, optični signal bližnjega polja in spektralni signal.
