A közelmezős optikai mikroszkópia alapjai A közelmezős optikai mikroszkópia alapjai
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).
A nem sugárzásos térszondázás és képalkotás elvén alapuló közeli térbeli optikai mikroszkópia képes áttörni azt a diffrakciós határt, amelynek a hagyományos optikai mikroszkópok ki vannak téve, lehetővé téve nanoméretű optikai képalkotás és nanoméretű spektroszkópiai vizsgálatok elvégzését ultra- nagy optikai felbontás.
A közelmezős optikai mikroszkóp szondából, jelátviteli eszközből, pásztázó vezérlésből, jelfeldolgozásból és jel-visszacsatoló rendszerből áll. Közeli tér generálás és észlelési elv: beeső fény besugárzása a tárgy felületére sok apró mikrostruktúrával, ezek a mikrostruktúrák a beeső fénymező szerepében, az így létrejövő visszavert hullám a tárgy felszínére korlátozódó hirtelen hullámot tartalmaz és terjed hullámzik a távolba. A hirtelen hullámok az objektum finom struktúráiból származnak (a hullámhossznál kisebb tárgyak). A terjedő hullám az objektum durva szerkezetéből származik (a hullámhossznál nagyobb tárgyak), amely nem tartalmaz információt az objektum finom szerkezetéről. Ha egy nagyon kicsi szórási központot használnak nanodetektorként (pl. szondát), amelyet elég közel kell elhelyezni a tárgy felületéhez ahhoz, hogy gerjeszteni tudja a gyors hullámot, ami ismét fényt bocsát ki. Az e gerjesztés által keltett fényben kimutathatatlan gyorshullámok és terjedő hullámok is vannak, amelyek távoli észlelésekre is továbbíthatók, és ez a folyamat befejezi a közeli tér észlelését. A gyorsmező és a terjedő tér közötti átmenet lineáris, és a terjedő tér pontosan tükrözi a rejtett mező változásait. Ha egy tárgy felületén szórási központot használunk, akkor kétdimenziós képet kaphatunk. A reciprocitás elve szerint a besugárzó fényforrás és a nanodetektor szerepe felcserélődik egymással, és a mintát nano-fényforrással (abrupt field) sugározzák be, illetve a besugárzó tér szórása miatt. a tárgy finom szerkezete által a hirtelen hullámot terjedő hullámmá alakítja, amely távolról is érzékelhető, és az eredmény pontosan ugyanaz.
A közelmezős optikai mikroszkópia pontonkénti szkennelésből és a minta felületén lévő szondával történő pontról pontra történő felvételből áll, majd digitális képalkotásból áll. Az 1. ábra egy közeli látóterű optikai mikroszkóp képalkotó vázlatát mutatja. Az ábrán az xyz durva közelítés módszere több tíz nanométeres pontossággal tudja beállítani a szonda és a minta távolságát; míg az xy letapogatás és a z vezérlés 1nm-es pontossággal használható a szonda pásztázásának vezérlésére és z irányú visszacsatolás következik. Az ábrán látható beeső lézer egy optikai szálon keresztül kerül a szondába, és a beeső fény polarizációs állapota igény szerint változtatható. Amikor a beeső lézer besugározza a mintát, a detektor külön gyűjtheti a mintával modulált és a fotosokszorozó csővel felerősített átviteli és reflexiós jeleket, majd közvetlenül az analóg-digitális átalakítóval a számítógépes adatgyűjtésen vagy a spektroszkópiai rendszeren keresztül. a spektrométer a spektrális információ megszerzéséhez. A rendszervezérlést, az adatgyűjtést, a képmegjelenítést és az adatfeldolgozást a számítógép végzi. A fenti képalkotási folyamatból kitűnik, hogy a közelmezős optikai mikroszkóp egyidejűleg háromféle információt tud gyűjteni, azaz a minta felületi morfológiáját, a közeli optikai jelet és a spektrális jelet.
