Principi optičke mikroskopije u bliskom polju
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
Na temelju principa detekcije i slikanja polja bez zračenja, optički mikroskopi bliskog polja mogu probiti granicu difrakcije običnih optičkih mikroskopa i mogu provoditi optičko oslikavanje u nanosalu i spektralno istraživanje u nanosalu pri ultra-visokoj optičkoj razlučivosti.
Optički mikroskopi bliskog polja sastoje se od sondi, uređaja za prijenos signala, kontrole skeniranja, obrade signala i sustava povratne sprege signala. Načelo stvaranja i detekcije bliskog polja: Upadno svjetlo zrači objekt s mnogo sitnih struktura na površini. Pod djelovanjem upadnog svjetlosnog polja, reflektirani valovi koje stvaraju te strukture uključuju evanescentne valove ograničene na površinu objekta i šire se daleko. širenje valova. Evanescentni valovi potječu od sićušnih struktura u objektima (objekti manji od valne duljine). Val koji se širi dolazi iz grube strukture objekta (objekti veći od valne duljine), koji ne sadrži nikakvu informaciju o finoj strukturi objekta. Ako se vrlo mali centar raspršenja koristi kao nanodetektor (kao što je sonda) i ako se postavi dovoljno blizu površine objekta, evanescentni val će se pobuditi i ponovno emitirati svjetlost. Ova pobuđena svjetlost također sadrži nedetektabilne evanescentne valove i propagirane valove koji se mogu širiti do udaljenih lokacija radi detekcije. Ovaj proces dovršava otkrivanje bliskog polja. Pretvorba između evanescentnog polja i propagirajućeg polja je linearna, a propagirajuće polje točno odražava promjene u evanescentnom polju. Ako se centar raspršenja koristi za skeniranje površine objekta, može se dobiti dvodimenzionalna slika. Prema principu reciprociteta, uloge izvora svjetla osvjetljavanja i nanodetektora zamjenjuju se, a izvor nanosvjetla (evanescentno polje) služi za osvjetljavanje uzorka. Zbog efekta raspršenja fine strukture objekta na polju osvjetljenja, evanescentni val se pretvara u signal koji se može detektirati na daljinu. Rezultati detektiranih propagirajućih valova potpuno su isti.
Optička mikroskopija bliskog polja koristi sondu za skeniranje točku po točku na površini uzorka i snimanje točku po točku prije digitalnog snimanja. Slika 1 je dijagram principa snimanja optičkog mikroskopa bliskog polja. Na slici, metoda grube aproksimacije xyz može prilagoditi udaljenost između sonde i uzorka s točnošću od desetaka nanometara; dok xy skeniranje i z kontrola mogu kontrolirati skeniranje sonde i praćenje povratne sprege u z smjeru s točnošću od 1 nm. Upadni laser 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 odvojeno prikupiti signal prijenosa i signal refleksije moduliran uzorkom, koji se pojačavaju fotomultiplikatorskom cijevi, a zatim se izravno pretvaraju iz analognog u digitalni i zatim prikupljaju pomoću računala ili unose u spektrometar kroz spektroskopski sustav za dobivanje spektra. informacija. Kontrolu sustava, prikupljanje podataka, prikaz slike i obradu podataka obavljaju računala. Iz gornjeg procesa snimanja može se vidjeti da optički mikroskopi bliskog polja mogu prikupiti tri vrste informacija u isto vrijeme, naime morfologiju površine uzorka, optičke signale bliskog polja i spektralne signale.
