Az infravörös passzív közelmezős mikroszkóp (SNoiM) kísérleti elvei és alkalmazásai
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-en vagy a szonda kihúzásával, úgynevezett távoli üzemmóddal) érhető el. Végső soron az objektum közeli információi kinyerhetők a távoli háttérből a szonda magasság modulációs és demodulációs technikák segítségével.
A szonda által szórt közeli térjeleket először egy nagy numerikus apertúrájú infravörös objektív gyűjti össze. A környezetből, a DUT-ból és magából a műszerből érkező távoli térben kisugárzott jeleket azonban ebben a folyamatban nem lehet törölni, és azokat az infravörös objektívlencse a közeli térjelekkel együtt összegyűjti, aminek eredményeként a közeli térben gyenge jelek keletkeznek. a DUT-t megsemmisíti a nagy távoli háttérsugárzás. A távoli háttérjelek minimalizálása érdekében a kutatók egy nagyon kis rekesznyílású (~100 μm) konfokális apertúrát terveztek az infravörös objektívlencse fölé, amely csökkenti a gyűjtési pontot és hatékonyan elnyomja a háttérsugárzás jeleit. Azonban még ezzel együtt is nehéz megállapítani, hogy létezik-e kellően érzékeny infravörös detektor, amely képes érzékelni a nanoszondák által szórt gyenge közeli jeleket. Ebből a célból csapatunk kifejlesztett egy ultra-nagy érzékenységű infravörös detektort, hogy leküzdje ezt a technikai akadályt.
Közülük az arany hengeres üreg egy kriogén Dewar, amely a saját fejlesztésű ultra-nagy érzékenységű infravörös detektort (CSIP) és néhány alacsony hőmérsékletű optikai alkatrészt hordozza; a fehér dobozban a hangvillás alapú atomerőmikroszkóp (AFM), az infravörös gyűjtőobjektív és a laboratóriumban összeállított mintaterület látható. Az IR-közeli kép térbeli felbontását már nem a szonda hullámhossza korlátozza, hanem a szonda csúcsának mérete határozza meg. Elektrokémiai maratási módszerrel kiváló morfológiájú fém (volfrám) nanoszondák állíthatók elő, amelyek csúcsátmérője akár 100 nm vagy annál is kisebb lehet.
