Principen för optisk närabildsmikroskopi
Optisk närfältsmikroskopi, baserad på detekterings- och avbildningsprinciperna för icke-strålande fält, kan bryta igenom diffraktionsgränsen för vanliga optiska mikroskop och utföra optisk avbildning och spektroskopi i nanoskala med ultrahög optisk upplösning.
Ett optiskt närfältsmikroskop består av en sond, signalöverföringsenhet, skanningskontroll, signalbehandling och signalåterkopplingssystem. Principen för närfältsgenerering och detektering: När infallande ljus lyser på ett föremål med många små och fina strukturer på dess yta, inkluderar de reflekterade vågorna som genereras av dessa fina strukturer under verkan av det infallande ljusfältet försvinnande vågor begränsade till ytan av objektet och fortplantande vågor som fortplantar sig på avstånd. Evanescenta vågor kommer från subtila strukturer i objekt (objekt som är mindre än våglängden). Och de fortplantande vågorna kommer från de grova strukturerna i objektet (objekt som är större än våglängden), som inte innehåller någon information om objektets subtila strukturer. Om ett mycket litet spridningscentrum används som en nanodetektor (som en sond) och placeras tillräckligt nära ytan på ett föremål, kommer den evanescenta vågen att exciteras, vilket gör att den avger ljus igen. Ljuset som genereras av denna excitation innehåller också odetekterbara evanescenta vågor och fortplantande vågor som kan detekteras på avstånd, vilket fullbordar närfältsdetekteringsprocessen. Omvandlingen mellan det evanescenta fältet och det evanescenta fältet är linjärt, och utbredningsfältet återspeglar exakt förändringarna i det evanescenta fältet. Om ett spridningscentrum skannas på ytan av ett objekt kan en tvådimensionell bild erhållas. Enligt principen om ömsesidighet byts interaktionen mellan belysningsljuskällan och nanodetektorn. En nanoljuskälla (evanescent fält) används för att belysa provet. På grund av spridningseffekten av objektets fina struktur på belysningsfältet omvandlas den evanescenta vågen till en fortplantningsvåg som kan detekteras på avstånd, och resultatet blir helt detsamma.
Optisk närfältsmikroskopi är en digital avbildningsteknik som involverar skanning och inspelning av en sond punkt för punkt på ytan av ett prov. Figur 1 är ett principdiagram för avbildning av ett optiskt närfältsmikroskop. Den grova approximationsmetoden xyz i figuren kan justera avståndet mellan sonden och provet med en noggrannhet på tiotals nanometer; Och xy-skanning och z-kontroll kan användas för att styra sondskanning och återkopplingsspårning i z-riktningen med en precision på 1nm. Den infallande lasern i figuren införs i sonden genom en optisk fiber, och polarisationstillståndet för det infallande ljuset kan ändras enligt kraven. När den infallande lasern bestrålar provet kan detektorn separat samla in den modulerade överföringssignalen och reflektionssignalen från provet, förstärka dem med ett fotomultiplikatorrör och sedan direkt omvandla dem från analogt till digitalt och samla in dem genom en dator eller gå in i spektrometern genom ett spektroskopiskt system för att erhålla spektral information. Systemkontroll, datainsamling, bildvisning och databehandling utförs av datorer. Från ovanstående avbildningsprocess kan man se att optisk närfältsmikroskopi samtidigt kan samla in tre typer av information, nämligen provets ytmorfologi, optiska närfältssignaler och spektrala signaler.
