Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της οπτικής μικροσκοπίας κοντινού πεδίου και της μικροσκοπίας μακριού πεδίου
Τι είναι ένα οπτικό μικροσκόπιο κοντινού πεδίου;
Από τη δεκαετία του 1980, με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας προς το χώρο μικρής κλίμακας και χαμηλών διαστάσεων, και την ανάπτυξη της τεχνολογίας μικροσκοπίας ανιχνευτή σάρωσης, ένα νέο διεπιστημονικό πεδίο - οπτική κοντινού πεδίου εμφανίστηκε στον τομέα της οπτικής. Η οπτική κοντινού πεδίου έχει φέρει επανάσταση στο παραδοσιακό όριο οπτικής ανάλυσης. Η εμφάνιση ενός νέου τύπου οπτικού μικροσκοπίου σάρωσης κοντινού πεδίου (NSOM), γνωστού και ως SNOM, έχει επεκτείνει το οπτικό πεδίο των ανθρώπων από το μισό μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός σε αρκετές δεκάδες μήκη κύματος, δηλαδή τη νανοκλίμακα. Στην οπτική μικροσκοπία κοντινού πεδίου, ο φακός στα παραδοσιακά οπτικά όργανα αντικαθίσταται από έναν μικρό οπτικό καθετήρα, του οποίου το άνοιγμα κορυφής είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος του φωτός.
Ήδη από το 1928, ο Synge πρότεινε ότι η εξαιρετικά υψηλή ανάλυση θα μπορούσε να επιτευχθεί με τη λήψη προσπίπτοντος φωτός μέσω μιας μικρής οπής με διάφραγμα 10 nm σε ένα δείγμα με απόσταση 10 nm, σάρωση και συλλογή φωτεινών σημάτων στην μικροπεριοχή σε μέγεθος βήματος των 10 nm. Σε αυτή τη διαισθητική περιγραφή, ο Synge έχει προβλέψει ξεκάθαρα τα κύρια χαρακτηριστικά των σύγχρονων οπτικών μικροσκοπίων κοντινού πεδίου.
Το 1970, οι Ash και Nicholls εφάρμοσαν την έννοια του κοντινού πεδίου για να επιτύχουν δισδιάστατη απεικόνιση με ανάλυση K/60 στη ζώνη μικροκυμάτων (K=3cm). Το 1983, το Ερευνητικό Κέντρο BM Zurich παρασκεύασε με επιτυχία οπτικούς πόρους νανοκλίμακας στις άκρες κρυστάλλων χαλαζία με επικάλυψη μετάλλου. Χρησιμοποιώντας το ρεύμα σήραγγας ως ανάδραση μεταξύ του καθετήρα και του δείγματος, αποκτήστε μια εικόνα εξαιρετικά υψηλής οπτικής ανάλυσης K/20. Η κινητήρια δύναμη για τα οπτικά κοντινού πεδίου για να προσελκύσουν ευρύτερη προσοχή προέρχεται από την AT&T Bell Lab. Το 1991, οι Betzig et al. δημιούργησε κωνικές οπτικές οπές υψηλής απόδοσης χρησιμοποιώντας οπτικές ίνες, εναπόθεσε μεταλλικές λεπτές μεμβράνες στο πλάι και χρησιμοποίησε μια μοναδική μέθοδο ελέγχου της απόστασης δειγμάτων με ανιχνευτή διάτμησης. Αυτό όχι μόνο αύξησε τη ροή των φωτονίων κατά πολλές τάξεις μεγέθους, αλλά επίσης παρείχε μια σταθερή και αξιόπιστη μέθοδο ελέγχου, πυροδοτώντας μια σειρά μελετών για οπτική παρατήρηση υψηλής ανάλυσης σε διαφορετικά πεδία όπως η βιολογία, η χημεία, οι μαγνητοοπτικές περιοχές, συσκευές αποθήκευσης πληροφοριών πυκνότητας και κβαντικές συσκευές που χρησιμοποιούν οπτικό μικροσκόπιο κοντινού πεδίου. 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, που συνήθως αναφέρονται ως οπτικά μακριού πεδίου. Τα οπτικά μακριά πεδίου έχουν καταρχήν ένα όριο περίθλασης μακρού πεδίου, το οποίο περιορίζει το ελάχιστο μέγεθος ανάλυσης και το ελάχιστο μέγεθος σήμανσης όταν χρησιμοποιούνται αρχές οπτικών μακρινών πεδίων για μικροσκοπία και άλλες οπτικές εφαρμογές. Η οπτική κοντινού πεδίου μελετά την κατανομή του πεδίου φωτός μέσα σε ένα εύρος μήκους κύματος από μια πηγή φωτός ή ένα αντικείμενο. Στον τομέα της έρευνας οπτικών κοντινού πεδίου, το όριο περίθλασης μακριού πεδίου έχει σπάσει και το όριο ανάλυσης δεν είναι πλέον περιορισμένο κατ' αρχήν και μπορεί να είναι απείρως μικρό. Επομένως, με βάση τις αρχές της οπτικής κοντινού πεδίου, η οπτική ανάλυση της μικροσκοπικής απεικόνισης και άλλων οπτικών εφαρμογών μπορεί να βελτιωθεί.
Η οπτική ανάλυση που βασίζεται στην οπτική τεχνολογία κοντινού πεδίου μπορεί να φτάσει στο επίπεδο νανομέτρων, ξεπερνώντας το όριο περίθλασης της παραδοσιακής οπτικής. Αυτό θα παρέχει ισχυρή λειτουργία, μεθόδους μέτρησης και συστήματα οργάνων για πολλά πεδία επιστημονικής έρευνας, ιδιαίτερα την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας. Επί του παρόντος, τα οπτικά μικροσκόπια σάρωσης κοντινού πεδίου και τα φασματόμετρα κοντινού πεδίου που βασίζονται στην ανίχνευση κρυφού πεδίου έχουν εφαρμοστεί σε πεδία όπως η φυσική, η βιολογία, η χημεία και η επιστήμη των υλικών, και το πεδίο εφαρμογής τους διευρύνεται συνεχώς. Άλλες εφαρμογές που βασίζονται στην οπτική κοντινού πεδίου, όπως η νανολιθογραφία και η αποθήκευση οπτικών εγγύς πεδίου εξαιρετικά υψηλής πυκνότητας, τα νανοοπτικά εξαρτήματα και η σύλληψη και ο χειρισμός σωματιδίων νανοκλίμακας, έχουν επίσης προσελκύσει την προσοχή πολλών επιστημονικών εργαζομένων.
Εκτός από το ότι ονομάζονται μικροσκόπια, δεν υπάρχουν πολλές ομοιότητες.
Πρώτον, και επίσης η μεγαλύτερη διαφορά, η ανάλυση είναι διαφορετική. Η μικροσκοπία απομακρυσμένου πεδίου, γνωστή και ως παραδοσιακή οπτική μικροσκοπία, περιορίζεται από το όριο περίθλασης, καθιστώντας δύσκολη την καθαρή απεικόνιση σε περιοχές μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός. Και η μικροσκοπία κοντινού πεδίου μπορεί να επιτύχει καθαρή απεικόνιση.
Δεύτερον, η αρχή είναι διαφορετική. Η μικροσκοπία απομακρυσμένου πεδίου χρησιμοποιεί την ανάκλαση και τη διάθλαση του φωτός και μπορεί να επιτευχθεί με συνδυασμό φακών. Στο κοντινό πεδίο, απαιτούνται ανιχνευτές για να επιτευχθεί η απόκτηση οπτικών σημάτων μέσω της σύζευξης και μετατροπής παροδικών πεδίων και πεδίων μετάδοσης.
Επίσης, η πολυπλοκότητα και το κόστος των οργάνων κ.λπ.
