Πειραματικές αρχές της υπέρυθρης παθητικής μικροσκοπίας κοντινού πεδίου (SNoiM) και οι εφαρμογές της
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 ή απόσυρση του ανιχνευτή, που ονομάζεται λειτουργία απομακρυσμένου πεδίου) μπορεί να επιτευχθεί. Τελικά, οι πληροφορίες κοντινού πεδίου του αντικειμένου μπορούν να εξαχθούν από το φόντο του μακρινού πεδίου χρησιμοποιώντας τις τεχνικές διαμόρφωσης ύψους ανιχνευτή και αποδιαμόρφωσης.
Τα σήματα κοντινού πεδίου που διασκορπίζονται από τον ανιχνευτή συλλέγονται πρώτα από έναν υπέρυθρο αντικειμενικό φακό υψηλού αριθμητικού διαφράγματος. Ωστόσο, τα σήματα που εκπέμπονται από το περιβάλλον, το DUT και το ίδιο το όργανο δεν μπορούν να ακυρωθούν σε αυτή τη διαδικασία και συλλέγονται με τα σήματα κοντινού πεδίου από τον υπέρυθρο αντικειμενικό φακό, με αποτέλεσμα τα αδύναμα σήματα κοντινού πεδίου του το DUT που εκμηδενίζεται από τη μεγάλη ακτινοβολία υποβάθρου μακριάς περιοχής. Προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν τα σήματα φόντου του μακρινού πεδίου, οι ερευνητές σχεδίασαν ένα ομοεστιακό διάφραγμα με πολύ μικρό διάφραγμα (~100 μm) πάνω από τον υπέρυθρο αντικειμενικό φακό, το οποίο μειώνει το σημείο συλλογής και καταστέλλει αποτελεσματικά τα σήματα ακτινοβολίας φόντου. Ωστόσο, ακόμη και με αυτό, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί εάν υπάρχει ένας αρκετά ευαίσθητος ανιχνευτής υπερύθρων που μπορεί να ανιχνεύσει τα ασθενή σήματα κοντινού πεδίου που διασκορπίζονται από τους νανοανιχνευτές. Για το σκοπό αυτό, η ομάδα μας έχει αναπτύξει έναν υπέρυθρο ανιχνευτή εξαιρετικά υψηλής ευαισθησίας για να ξεπεράσει αυτό το τεχνικό εμπόδιο.
Μεταξύ αυτών, η χρυσή κυλινδρική κοιλότητα είναι ένα κρυογονικό Dewar, το οποίο φέρει τον ανιχνευτή υπερύθρων υπερυψηλής ευαισθησίας (CSIP) που έχει αναπτυχθεί μόνος του και ορισμένα οπτικά εξαρτήματα χαμηλής θερμοκρασίας. το λευκό πλαίσιο δείχνει το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης που βασίζεται σε πιρούνια συντονισμού (AFM), τον αντικειμενικό στόχο συλλογής υπερύθρων και την περιοχή του σταδίου δείγματος που συναρμολογήθηκαν στο εργαστήριο. Η χωρική ανάλυση της εικόνας IR κοντινού πεδίου δεν περιορίζεται πλέον από το μήκος κύματος του ανιχνευτή, αλλά καθορίζεται από το μέγεθος του άκρου του ανιχνευτή. Με τη μέθοδο ηλεκτροχημικής χάραξης, μπορούν να παρασκευαστούν μεταλλικοί (βολφραμίου) νανοανιχνευτές με εξαιρετική μορφολογία, στους οποίους η διάμετρος του άκρου μπορεί να είναι τόσο μικρή όσο 100 nm ή μικρότερη.
