Πού είναι τα πλεονεκτήματα του οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου και του μικροσκοπίου μακριού πεδίου;
Τι είναι η οπτική μικροσκοπία κοντινού πεδίου;
Από τη δεκαετία του 1980, με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας σε χώρους μικρής κλίμακας και χαμηλών διαστάσεων και την ανάπτυξη της τεχνολογίας μικροσκοπίας ανιχνευτή σάρωσης, ένα νέο διεπιστημονικό θέμα - η οπτική κοντινού πεδίου - εμφανίστηκε στον τομέα της οπτικής. Τα οπτικά κοντινού πεδίου έχουν φέρει επανάσταση στο παραδοσιακό όριο οπτικής ανάλυσης. Η εμφάνιση ενός νέου τύπου οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope, ή SNOM) έχει επεκτείνει το οπτικό πεδίο των ανθρώπων από το μισό μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός σε μερικά δέκατα του μήκους κύματος, δηλαδή κλίμακα νανομέτρων. Στην οπτική μικροσκοπία κοντινού πεδίου, οι φακοί στα συμβατικά οπτικά όργανα αντικαθίστανται από μικροσκοπικούς οπτικούς ανιχνευτές με ανοίγματα κορυφής πολύ μικρότερα από το μήκος κύματος του φωτός.
Ήδη από το 1928, ο Synge πρότεινε ότι μετά την ακτινοβολία προσπίπτοντος φωτός μέσω μιας μικρής οπής με διάφραγμα 10nm σε δείγμα με απόσταση 10nm, σάρωση με μέγεθος βήματος 10nm και συλλογή του οπτικού σήματος της μικροπεριοχής, είναι δυνατό για να αποκτήσετε εξαιρετικά υψηλή ανάλυση. Σε αυτή τη διαισθητική περιγραφή, ο Synge έχει προβλέψει ξεκάθαρα τα κύρια χαρακτηριστικά της σύγχρονης οπτικής μικροσκοπίας κοντινού πεδίου.
Το 1970, οι Ash και Nicholls εφάρμοσαν την έννοια του κοντινού πεδίου για να πραγματοποιήσουν δισδιάστατη απεικόνιση με ανάλυση K/60 στη ζώνη μικροκυμάτων (K=3cm). Το 1983, το Ερευνητικό Κέντρο BM Zurich κατασκεύασε με επιτυχία οπές φωτός νανοκλίμακας στην άκρη ενός κρυστάλλου χαλαζία επικαλυμμένου με μέταλλο. Εικόνες εξαιρετικά υψηλής οπτικής ανάλυσης σε K/20 λαμβάνονται χρησιμοποιώντας ρεύμα σήραγγας ως ανάδραση για την απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος. Η ώθηση για την ευρύτερη προσοχή των οπτικών κοντινού πεδίου ήρθε από την AT&T Bell Laboratories. Το 1991, οι Betzig et al. χρησιμοποίησε οπτική ίνα για να δημιουργήσει μια κωνική οπτική οπή με υψηλή ροή φωτός και εναπόθεσε μια μεταλλική μεμβράνη στο πλάι, σε συνδυασμό με μια μοναδική μέθοδο ρύθμισης της απόστασης ανιχνευτή δύναμης διάτμησης-δείγματος, η οποία όχι μόνο αύξησε τη μεταδιδόμενη ροή φωτονίων. Ταυτόχρονα, παρέχει μια σταθερή και αξιόπιστη μέθοδο ελέγχου, η οποία έχει ενεργοποιήσει μια οπτική παρατήρηση υψηλής ανάλυσης οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου σε διαφορετικά πεδία όπως η βιολογία, η χημεία, οι μαγνητοοπτικοί τομείς και οι συσκευές αποθήκευσης πληροφοριών υψηλής πυκνότητας, και κβαντικές συσκευές. σειρά μελετών. Η λεγόμενη οπτική κοντινού πεδίου είναι σχετική με την οπτική μακρού πεδίου. Οι παραδοσιακές οπτικές θεωρίες, όπως η γεωμετρική οπτική και η φυσική οπτική, συνήθως μελετούν μόνο την κατανομή των πεδίων φωτός μακριά από πηγές φωτός ή αντικείμενα και αναφέρονται γενικά ως οπτικά μακρού πεδίου. Κατ' αρχήν, υπάρχει ένα όριο περίθλασης μακρινού πεδίου στην οπτική μακρού πεδίου, το οποίο περιορίζει το ελάχιστο μέγεθος ανάλυσης και το ελάχιστο μέγεθος σήμανσης όταν χρησιμοποιείται η αρχή της οπτικής μακριάς πεδίου για μικροσκοπία και άλλες οπτικές εφαρμογές. Η οπτική κοντινού πεδίου, από την άλλη πλευρά, μελετά την κατανομή των φωτεινών πεδίων εντός μιας περιοχής μήκους κύματος από μια πηγή φωτός ή ένα αντικείμενο. Στον τομέα της έρευνας οπτικών κοντινού πεδίου, το όριο περίθλασης μακρού πεδίου έχει σπάσει και το όριο ανάλυσης δεν υπόκειται πλέον σε κανέναν περιορισμό κατ' αρχήν και μπορεί να είναι απείρως μικρό, έτσι ώστε η οπτική ανάλυση της μικροσκοπικής απεικόνισης και άλλων οπτικών Οι εφαρμογές μπορούν να βελτιωθούν με βάση την αρχή της οπτικής κοντινού πεδίου. Τιμή.
Η οπτική ανάλυση που βασίζεται στην οπτική τεχνολογία κοντινού πεδίου μπορεί να φτάσει στο επίπεδο των νανομέτρων, ξεπερνώντας το όριο περίθλασης ανάλυσης της παραδοσιακής οπτικής, η οποία θα παρέχει ισχυρές λειτουργίες, μεθόδους μέτρησης και συστήματα οργάνων για πολλά πεδία επιστημονικής έρευνας, ιδιαίτερα την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας. Επί του παρόντος, οπτικά μικροσκόπια σάρωσης κοντινού πεδίου και φασματόμετρα κοντινού πεδίου που βασίζονται σε ανίχνευση παροδικού πεδίου έχουν εφαρμοστεί στους τομείς της φυσικής, της βιολογίας, της χημείας και της επιστήμης των υλικών και το πεδίο εφαρμογής διευρύνεται συνεχώς. την προσοχή πολλούς επιστήμονες.
Εκτός από το γεγονός ότι και τα δύο ονομάζονται μικροσκόπια, δεν υπάρχουν πολλές ομοιότητες.
Πρώτα απ 'όλα, η μεγαλύτερη διαφορά είναι ότι η ανάλυση είναι διαφορετική. Το μικροσκόπιο απομακρυσμένου πεδίου, δηλαδή το παραδοσιακό οπτικό μικροσκόπιο, περιορίζεται από το όριο περίθλασης. Είναι δύσκολο να απεικονιστεί καθαρά σε περιοχές μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός. ενώ το μικροσκόπιο κοντινού πεδίου μπορεί να επιτύχει καθαρή απεικόνιση.
Δεύτερον, η αρχή είναι διαφορετική. Το μικροσκόπιο απομακρυσμένου πεδίου χρησιμοποιεί την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός κ.λπ., και μπορεί να χρησιμοποιήσει τον συνδυασμό φακών. ενώ στο κοντινό πεδίο, χρειάζεται ένας ανιχνευτής, και η σύζευξη και η μετατροπή του παρερχόμενου πεδίου και του πεδίου μετάδοσης χρησιμοποιούνται για την επίτευξη ευθυγράμμισης φωτός. λήψη σήματος.
Επίσης, η πολυπλοκότητα του οργάνου, το κόστος κλπ, τα δύο δεν είναι ίδια.
