Eksperimentalni principi infracrvene pasivne mikroskopije bliskog polja (SNoiM) i njezine primjene
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 ili povlačenje sonde, što se naziva način dalekog polja). U konačnici, informacije o objektu u bliskom polju mogu se izdvojiti iz pozadine dalekog polja korištenjem tehnika modulacije visine sonde i demodulacije.
Signali bliskog polja koje raspršuje sonda prvo se prikupljaju infracrvenim objektivom s velikim numeričkim otvorom. Međutim, signali dalekog polja koji zrače iz okoline, DUT-a i samog instrumenta ne mogu se poništiti u ovom procesu, te ih infracrvena leća objektiva skuplja sa signalima bliskog polja, što rezultira slabim signalima bliskog polja DUT biva anihiliran velikim pozadinskim zračenjem dalekog polja. Kako bi minimizirali pozadinske signale dalekog polja, istraživači su dizajnirali konfokalnu blendu s vrlo malim otvorom (~100 μm) iznad infracrvene leće objektiva, koja smanjuje točku prikupljanja i učinkovito potiskuje signale pozadinskog zračenja. Međutim, čak i uz to, teško je odrediti postoji li dovoljno osjetljiv infracrveni detektor koji može detektirati slabe signale bliskog polja koje raspršuju nanosonde. U tu svrhu naš je tim razvio infracrveni detektor ultravisoke osjetljivosti kako bi prevladao ovu tehničku prepreku.
Među njima, zlatna cilindrična šupljina je kriogeni Dewar, koji nosi infracrveni detektor ultra visoke osjetljivosti (CSIP) i neke niskotemperaturne optičke komponente; bijeli okvir prikazuje mikroskop atomske sile (AFM) na bazi vilice za ugađanje, infracrveni objektiv za prikupljanje i područje postolja za uzorke sastavljeno u laboratoriju. Prostorna razlučivost IR slike bliskog polja više nije ograničena valnom duljinom sonde, već određena veličinom vrha sonde. Metodom elektrokemijskog jetkanja mogu se pripremiti metalne (volframove) nanosonde izvrsne morfologije, kod kojih promjer vrha može biti samo 100 nm ili manji.
