Osnove optičke mikroskopije bliskog polja Osnove optičke mikroskopije kratkog polja
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).
Optička mikroskopija bliskog polja, temeljena na principu sondiranja i snimanja polja bez zračenja, može probiti granicu difrakcije kojoj su podvrgnuti obični optički mikroskopi, omogućujući provođenje optičkih slika u nanosalu i spektroskopskih studija u nanosalu na ultra- visoka optička rezolucija.
Optički mikroskop bliskog polja sastoji se od sonde, uređaja za prijenos signala, kontrole skeniranja, obrade signala i sustava povratne sprege signala. Načelo generiranja i detekcije bliskog polja: zračenje upadnog svjetla na površinu objekta s mnogo sitnih mikrostruktura, te mikrostrukture u ulozi upadnog svjetlosnog polja, rezultirajući reflektirani val sadrži iznenadni val ograničen na površinu objekta i širenje valovi u daljinu. Iznenadni valovi dolaze iz finih struktura u objektu (objekti manji od valne duljine). Val koji se širi dolazi iz grube strukture objekta (objekti veći od valne duljine) koja ne sadrži nikakvu informaciju o finoj strukturi objekta. Ako se vrlo mali centar raspršenja koristi kao nanodetektor (npr. sonda), postavljen dovoljno blizu površine objekta da pobudi brzi val, uzrokujući njegovo ponovno emitiranje svjetlosti. Svjetlost koju proizvodi ova ekscitacija također sadrži brze valove koji se ne mogu detektirati i valove koji se šire i mogu se širiti do udaljenih detekcija, a ovaj proces dovršava detekciju bliskog polja. Prijelaz između brzog polja i propagirajućeg polja je linearan, a propagirajuće polje točno odražava promjene u skrivenom polju. Ako se centar raspršenja koristi za skeniranje površine objekta, može se dobiti dvodimenzionalna slika. Prema principu reciprociteta, uloge izvora svjetlosti koji zrači i nano-detektora međusobno se zamjenjuju, te se uzorak zrači izvorom nano-svjetla (naglo polje), a zbog raspršenja polja zračenja finom strukturom objekta, nagli val se pretvara u val koji se širi i koji se može detektirati na daljinu, a rezultat je potpuno isti.
Optička mikroskopija bliskog polja sastoji se od skeniranja točke po točku i snimanja točke po točku pomoću sonde na površini uzorka nakon čega slijedi digitalno snimanje. Slika 1 prikazuje shemu snimanja optičkog mikroskopa bliskog polja. Na slici, metoda grube aproksimacije xyz može prilagoditi udaljenost od sonde do uzorka s točnošću od desetaka nanometara; dok se xy skeniranje i z kontrola mogu koristiti s točnošću od 1nm za kontrolu skeniranja sonde i povratne informacije u smjeru z. Upadni laser, prikazan na slici, uvodi se u sondu kroz optičko vlakno, a stanje polarizacije upadne svjetlosti može se mijenjati prema zahtjevima. Kada upadni laser ozrači uzorak, detektor može zasebno prikupiti signale prijenosa i refleksije koje modulira uzorak i pojačava fotomultiplikatorska cijev, a potom izravno analogno-digitalni pretvarač putem računalnog prikupljanja ili putem spektroskopskog sustava u spektrometar za dobivanje spektralnih informacija. Kontrolu sustava, prikupljanje podataka, prikaz slike i obradu podataka obavlja računalo. Iz gornjeg procesa snimanja može se vidjeti da optički mikroskop bliskog polja može istovremeno prikupiti tri vrste informacija, tj. morfologiju površine uzorka, optički signal bliskog polja i spektralni signal.
