Var finns fördelarna med optiskt närfältsmikroskop och fjärrfältsmikroskop?
Vad är optisk närfältsmikroskopi?
Sedan 1980-talet, med vetenskapens och teknikens framsteg till småskaliga och lågdimensionella utrymmen och utvecklingen av scanning probe mikroskopiteknik, har ett nytt tvärvetenskapligt ämne - närfältsoptik - vuxit fram inom optikområdet. Närfältsoptik har revolutionerat den traditionella optiska upplösningsgränsen. Framväxten av en ny typ av närfältsoptiskt mikroskop (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope, eller SNOM) har utökat människors synfält från halva våglängden av infallande ljus till några tiondelar av våglängden, det vill säga nanometerskala. I optisk närfältsmikroskopi ersätts linserna i konventionella optiska instrument av små optiska prober med spetsöppningar mycket mindre än ljusets våglängd.
Redan 1928 föreslog Synge att efter att ha bestrålat infallande ljus genom ett litet hål med en öppning på 10 nm till ett prov med ett avstånd på 10 nm, skanning med en stegstorlek på 10 nm och insamling av mikroområdets optiska signal, är det möjligt för att få superhög upplösning. I denna intuitiva beskrivning har Synge tydligt förutspått huvuddragen i modern optisk närfältsmikroskopi.
År 1970 tillämpade Ash och Nicholls konceptet närfält för att realisera tvådimensionell avbildning med en upplösning på K/60 i mikrovågsbandet (K=3cm). År 1983 tillverkade BM Zurich Research Center framgångsrikt lätta hål i nanoskala på spetsen av en metallbelagd kvartskristall. Bilder med ultrahög optisk upplösning vid K/20 erhålls med användning av tunnelström som återkoppling för avståndet mellan sonden och provet. Drivkraften för att uppmärksamma närfältsoptik kom från AT&T Bell Laboratories. 1991, Betzig et al. använde optisk fiber för att göra ett avsmalnande optiskt hål med högt ljusflöde, och avsatte en metallfilm på sidan, i kombination med en unik metod för justeringsmetod för justering av skjuvkraftsprob-provavstånd, vilket inte bara ökade det överförda fotonflödet. Samtidigt ger det en stabil och pålitlig kontrollmetod, som har utlöst en högupplöst optisk observation av optisk närfältsmikroskopi inom olika områden som biologi, kemi, magneto-optiska domäner och högdensitetsinformationslagringsenheter, och kvantanordningar. serie studier. Den så kallade närfältsoptiken är relativ till fjärrfältsoptik. Traditionella optiska teorier, såsom geometrisk optik och fysikalisk optik, studerar vanligtvis bara fördelningen av ljusfält långt borta från ljuskällor eller föremål, och brukar kallas fjärrfältsoptik. I princip finns det en fjärrfältsdiffraktionsgräns i fjärrfältsoptik, vilket begränsar minimiupplösningsstorleken och minimimarkeringsstorleken när man använder principen för fjärrfältsoptik för mikroskopi och andra optiska tillämpningar. Närfältsoptik, å andra sidan, studerar fördelningen av ljusfält inom ett våglängdsområde från en ljuskälla eller ett föremål. Inom området för närfältsoptik är fjärrfältsdiffraktionsgränsen bruten, och upplösningsgränsen är inte längre föremål för några begränsningar i princip och kan vara oändligt liten, så att den optiska upplösningen av mikroskopisk bildbehandling och annan optisk applikationer kan förbättras baserat på principen om närfältsoptik. Betygsätta.
Den optiska upplösningen baserad på närfältsoptisk teknologi kan nå nanometernivån och bryta igenom upplösningsdiffraktionsgränsen för traditionell optik, vilket kommer att tillhandahålla kraftfulla operationer, mätmetoder och instrumentsystem för många områden av vetenskaplig forskning, särskilt utvecklingen av nanoteknik. För närvarande har närfältsscannande optiska mikroskop och närfältsspektrometrar baserade på evanescent fältdetektion använts inom områdena fysik, biologi, kemi och materialvetenskap, och tillämpningsområdet utökas ständigt; medan andra applikationer baserade på närfältsoptik, såsom nanolitografi och optisk lagring med ultrahög densitet närfält, nanooptiska komponenter, infångning och manipulering av partiklar i nanoskala, etc., har också uppmärksammats av många forskare.
Förutom att de båda kallas mikroskop finns det inte många likheter.
Först och främst är den största skillnaden att upplösningen är annorlunda. Fjärrfältsmikroskopet, det vill säga det traditionella optiska mikroskopet, begränsas av diffraktionsgränsen. Det är svårt att avbilda tydligt i områden som är mindre än ljusets våglängd; medan närfältsmikroskopet kan uppnå tydlig avbildning.
För det andra är principen en annan. Fjärrfältsmikroskopet använder reflektion och brytning av ljus, etc., och kan använda kombinationen av linser; medan det i närområdet behövs en sond, och kopplingen och omvandlingen av det evanescenta fältet och transmissionsfältet används för att uppnå ljusinriktning. signalupptagning.
Dessutom är instrumentets komplexitet, kostnaden etc. de två inte desamma.
