Yakın alan optik mikroskobunun yakın alan optik mikroskopisinin ilkeleri
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
Radyasyonsuz alan araştırması ve görüntüleme prensibine dayanan yakın alan optik mikroskopisi, sıradan optik mikroskopların maruz kaldığı kırınım sınırını aşarak, nano ölçekli optik görüntüleme ve nano ölçekli spektroskopik çalışmaların ultra yüksek çözünürlükte gerçekleştirilmesine olanak sağlar. yüksek optik çözünürlük.
Yakın alan optik mikroskobu, prob, sinyal iletim cihazı, tarama kontrolü, sinyal işleme ve sinyal geri besleme sisteminden oluşur. Yakın alan oluşturma ve algılama ilkesi: Çok sayıda küçük mikro yapıya sahip nesnenin yüzeyine gelen ışık ışınımı, bu mikro yapılar gelen ışık alanı rolündedir, sonuçta ortaya çıkan yansıyan dalga, nesnenin yüzeyine sınırlı ani bir dalga içerir ve yayılır. mesafeye kadar dalgalar. Ani dalgalar cismin (dalga boyundan küçük cisimlerin) içindeki ince yapılardan gelir. Yayılan dalga, nesnenin ince yapısı hakkında herhangi bir bilgi içermeyen, nesnenin kaba yapısından (dalga boyundan daha büyük nesneler) gelir. Nanodetektör olarak çok küçük bir saçılma merkezi kullanılırsa (örneğin bir sonda), hızlı dalgayı uyaracak ve nesnenin tekrar ışık yaymasına neden olacak şekilde nesnenin yüzeyine yeterince yakın yerleştirilir. Bu uyarımla üretilen ışık aynı zamanda tespit edilemeyen hızlı dalgalar ve uzak tespitlere yayılabilen yayılan dalgalar da içerir ve bu işlem, yakın alanın tespitini tamamlar. Hızlı alan ile yayılan alan arasındaki geçiş doğrusaldır ve yayılan alan, gizli alandaki değişiklikleri doğru bir şekilde yansıtır. Bir nesnenin yüzeyini taramak için saçılma merkezi kullanılırsa iki boyutlu bir görüntü elde edilebilir. Karşılıklılık ilkesine göre, ışınlayan ışık kaynağının ve nano dedektörün rolleri birbiriyle değiştirilir ve ışınlama alanının saçılması nedeniyle numune bir nano ışık kaynağı (ani alan) ile ışınlanır. Nesnenin ince yapısı sayesinde ani dalga, uzaktan algılanabilen, yayılan bir dalgaya dönüştürülür ve sonuç tamamen aynıdır.
Yakın alan optik mikroskopisi, numunenin yüzeyindeki bir prob ile noktadan noktaya tarama ve noktadan noktaya kaydetme ve ardından dijital görüntülemeden oluşur. Şekil 1 yakın alan optik mikroskobunun görüntüleme şemasını göstermektedir. Şekilde, xyz kaba yaklaşım yöntemi, prob ile numune arasındaki mesafeyi onlarca nanometrelik bir doğrulukla ayarlayabilmektedir; xy tarama ve z kontrolü ise prob taramasını ve z yönü geri besleme takibini kontrol etmek için 1 nm hassasiyetle kullanılabilir. Şekilde gösterilen gelen lazer, bir optik fiber aracılığıyla proba iletilir ve gelen ışığın polarizasyon durumu gereksinimlere göre değiştirilebilir. Gelen lazer numuneyi ışınladığında, dedektör numune tarafından modüle edilen ve fotoçoğaltıcı tüp tarafından güçlendirilen iletim ve yansıma sinyallerini ayrı ayrı toplayabilir ve daha sonra bilgisayar edinimi yoluyla veya spektroskopi sistemi aracılığıyla doğrudan analogdan dijitale dönüştürücü tarafından Spektral bilgiyi elde etmek için spektrometre. Sistem kontrolü, veri toplama, görüntü görüntüleme ve veri işleme bilgisayar tarafından tamamlanır. Yukarıdaki görüntüleme işleminden, yakın alan optik mikroskobunun aynı anda üç tür bilgiyi toplayabildiği görülebilir; yani numunenin yüzey morfolojisi, yakın alan optik sinyali ve spektral sinyal.
