A közelképes optikai mikroszkópia elve
A nem sugárzó terek detektálási és képalkotási elvein alapuló közeli hatótávolságú optikai mikroszkóp segítségével áttörheti a hagyományos optikai mikroszkópok diffrakciós határát, és ultranagy optikai felbontás mellett végezhet nanoméretű optikai képalkotási és spektroszkópiai kutatásokat.
A közelmezős optikai mikroszkóp szondából, jelátviteli eszközből, pásztázó vezérlésből, jelfeldolgozásból és jel-visszacsatoló rendszerből áll. A közeli tér létrehozásának és észlelésének elve: Ha a beeső fény olyan tárgyra világít, amelynek felületén sok apró és finom szerkezet található, a beeső fénymező hatására ezek a finom struktúrák által generált visszavert hullámok olyan eltávolodó hullámokat foglalnak magukban, amelyek a tárgy felszínére korlátozódnak. a tárgy és a terjedő hullámok, amelyek távolra terjednek. Az evaneszcens hullámok a tárgyak finom struktúráiból származnak (a hullámhossznál kisebb objektumok). A terjedő hullámok pedig az objektumban lévő durva struktúrákból származnak (a hullámhossznál nagyobb objektumok), amelyek nem tartalmaznak információt az objektum finom struktúráiról. Ha egy nagyon kicsi szórási központot használnak nanodetektorként (például szondát), és elég közel helyezik el egy tárgy felületéhez, az elillanó hullám gerjesztődik, amitől ismét fényt bocsát ki. Az e gerjesztés által generált fényben kimutathatatlan, távolról is detektálható evanscent hullámok és terjedő hullámok is találhatók, ezzel befejezve a közeli tér észlelési folyamatát. Az evaneszcens mező és a terjedési tér közötti konverzió lineáris, és a terjedési mező pontosan tükrözi az evanszcens mező változásait. Ha egy tárgy felületén szórási központot szkennelünk, akkor kétdimenziós képet kaphatunk. A kölcsönösség elve szerint a megvilágító fényforrás és a nanodetektor közötti kölcsönhatás felcserélődik. A minta megvilágítására nano fényforrást (evanszcens mezőt) használnak. Az objektum finom szerkezetének a megvilágítási mezőre gyakorolt szóró hatása miatt az evaneszcens hullám távolról is érzékelhető terjedő hullámmá alakul, és az eredmény teljesen ugyanaz.
A közelmezős optikai mikroszkóp egy digitális képalkotási technika, amely magában foglalja a szonda szkennelését és rögzítését pontról pontra a minta felületén. Az 1. ábra egy közeli mező optikai mikroszkóp képalkotási elvi diagramja. Az ábrán látható xyz durva közelítési módszer több tíz nanométeres pontossággal tudja beállítani a szonda és a minta távolságát; Az xy letapogatással és a z-vezérléssel pedig 1 nm-es pontossággal lehet vezérelni a szonda letapogatását és a visszacsatolás követését a z irányban. 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 összegyűjtheti a minta modulált átviteli jelét és reflexiós jelét, fotosokszorozócsővel felerősítheti, majd közvetlenül átalakíthatja analógból digitálissá, és számítógépen keresztül összegyűjtheti, vagy beléphet a spektrométerbe. spektroszkópiai rendszeren keresztül spektrális információ megszerzéséhez. A rendszervezérlést, az adatgyűjtést, a képmegjelenítést és az adatfeldolgozást mind számítógépek végzik. A fenti képalkotási folyamatból látható, hogy a közeli tér optikai mikroszkóppal egyidejűleg háromféle információ gyűjthető, nevezetesen a minta felületi morfológiája, a közeli tér optikai jelei és a spektrális jelek.
