Οπτική μικροσκοπία κοντινού πεδίου Αρχές και εφαρμογές
Το οπτικό μικροσκόπιο κοντινού πεδίου (αγγλική ονομασία: SNOM) βασίζεται στην αρχή της ανίχνευσης και απεικόνισης πεδίου χωρίς ακτινοβολία, μπορεί να σπάσει το όριο περίθλασης του συνηθισμένου οπτικού μικροσκοπίου, τη χρήση ανιχνευτή κλίμακας υπομήκους κύματος στο κοντινό πεδίο εμβέλεια λίγων νανόμετρων μακριά από την επιφάνεια του δείγματος για τεχνολογία σάρωσης και απεικόνισης, στην περιοχή παρατήρησης κοντινού πεδίου, σάρωση στο δείγμα και ταυτόχρονα για λήψη ανάλυσης υψηλότερη από το όριο περίθλασης της τοπογραφικής εικόνας και της οπτικής εικόνες του μικροσκοπίου.
Το οπτικό μικροσκόπιο κοντινού πεδίου είναι κατάλληλο για οπτική απεικόνιση νανοκλίμακας και φασματοσκοπικές μελέτες νανοκλίμακας σε εξαιρετικά υψηλή οπτική ανάλυση. Η ανάλυση των συμβατικών οπτικών μικροσκοπίων επηρεάζεται από το όριο οπτικής περίθλασης και η ανάλυση δεν υπερβαίνει αυτήν την κλίμακα μήκους κύματος. Σε αντίθεση με τα συμβατικά οπτικά μικροσκόπια, τα οπτικά μικροσκόπια κοντινού πεδίου χρησιμοποιούν ανιχνευτές κλίμακας υπομήκους κύματος για να αποκτήσουν μικρότερες αναλύσεις.
Αρχή της οπτικής μικροσκοπίας κοντινού πεδίου:
Η χρήση συντηγμένου ή διαβρωμένου κυματοδηγού οπτικών ινών κατασκευασμένου από ανιχνευτές, επικαλυμμένου με μεταλλική μεμβράνη στο εξωτερικό έχει σχηματίσει το άκρο του μεγέθους διαμέτρου 15nm έως 100nm του οπτικού ανοίγματος (οπτικό διάφραγμα) του πλησίον οπτικός ανιχνευτής πεδίου και στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανίχνευση μετατόπισης και σάρωσης ακριβείας πιεζοηλεκτρικών κεραμικών υλικών (πιεζοηλεκτρικά κεραμικά) με την ατομική δύναμη Μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (μικροσκόπιο ατομικής δύναμης, AFM) για να παρέχει ακριβή έλεγχο ανάδρασης ύψους, οπτικό κοντινό πεδίο ο ανιχνευτής θα είναι πολύ ακριβής (κάθετος και οριζόντιος προς την κατεύθυνση της επιφάνειας του δείγματος, η χωρική ανάλυση μπορεί να είναι περίπου 0,1 nm και 1 nm) έλεγχος στην επιφάνεια του δείγματος σε ύψος 1 nm έως 100 nm, τρισδιάστατος έλεγχος χωρικής ανάδρασης σχεδόν πεδίο σάρωση (σάρωση), και έχει ένα νανοοπτικό άνοιγμα του αισθητήρα οπτικών ινών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λήψη ή μετάδοση οπτικών πληροφοριών, λαμβάνοντας έτσι έναν πραγματικό χώρο της τρισδιάστατης οπτικής εικόνας κοντινού πεδίου, επειδή η απόσταση μεταξύ αυτού και του Η επιφάνεια του δείγματος είναι πολύ μικρότερη από το γενικό μήκος κύματος του φωτός, οι μετρούμενες πληροφορίες είναι όλες οπτικές πληροφορίες κοντινού πεδίου, χωρίς το συνηθισμένο κοινό οπτικό οπτικό όριο μακρού πεδίου του ορίου οπτικής ανάλυσης της περιβαλλόμενης λήψης.
Εφαρμογή οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου:
Το οπτικό μικροσκόπιο κοντινού πεδίου ξεπερνά το παραδοσιακό όριο της οπτικής παράκαμψης, μπορεί να χρησιμοποιήσει απευθείας το φως για να παρατηρήσει νανοϋλικά, να αναλύσει τη μικροδομή και τα ελαττώματα των νανοστοιχείων και τα τελευταία χρόνια έχει εφαρμοστεί για την ανάλυση στοιχείων λέιζερ ημιαγωγών. Λόγω της υψηλής ανάλυσης του, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πρόσβαση σε δεδομένα υψηλής πυκνότητας. Επί του παρόντος, πάνω από 100 GB οπτικών δίσκων κοντινού πεδίου υπερ-ανάλυσης έχουν παραχθεί με επιτυχία χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για μικροσκοπική ανάλυση κοντινού πεδίου βιομορίων και πρωτεϊνικού φθορισμού.
Αρχή και δομή του οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου:
Γενικά, η ανάλυση ενός οπτικού μικροσκοπίου είναι μόνο μερικές εκατοντάδες νανόμετρα κατά την παρατήρηση στο μακρινό πεδίο λόγω του περιορισμού της περιφέρειας των φωτεινών κυμάτων. Ωστόσο, όταν παρατηρείται στο κοντινό πεδίο, η περιέλιξη και η παρεμβολή μπορούν να αποφευχθούν και ο περιορισμός της περιέλιξης μπορεί να ξεπεραστεί για να αυξηθεί η ανάλυση σε περίπου δεκάδες νανόμετρα. Στη δομή ενός οπτικού μικροσκοπίου κοντινού πεδίου, μια κωνική οπτική ίνα με άνοιγμα δεκάδων νανομέτρων στο άκρο χρησιμοποιείται ως ανιχνευτής. Η απόσταση μεταξύ του καθετήρα και του προς μέτρηση αντικειμένου ελέγχεται με ακρίβεια εντός του εύρους παρατήρησης κοντινού πεδίου και τα πιεζοηλεκτρικά κεραμικά που μπορούν να τοποθετηθούν και να σαρωθούν με ακρίβεια χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή τρισδιάστατης χωρικής σάρωσης κοντινού πεδίου σε συνδυασμό με σύστημα ελέγχου υψηλής ανάδρασης που παρέχεται από το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης. Ο αισθητήρας οπτικών ινών λαμβάνει ή μεταδίδει οπτικά σήματα για να αποκτήσει μια τρισδιάστατη οπτική εικόνα κοντινού πεδίου.
