Principes van optische microscopie in het nabije veld
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
Gebaseerd op de detectie- en beeldvormingsprincipes van niet-stralingsvelden, kunnen optische microscopen in het nabije veld de diffractielimiet van gewone optische microscopen doorbreken en optische beeldvorming op nanoschaal en spectraal onderzoek op nanoschaal uitvoeren met ultrahoge optische resolutie.
Optische microscopen voor het nabije veld bestaan uit sondes, signaaloverdrachtapparatuur, scanbesturing, signaalverwerking en signaalfeedbacksystemen. Principe van het genereren en detecteren van nabije velden: Invallend licht bestraalt een object met veel kleine structuren op het oppervlak. Onder invloed van het invallende lichtveld omvatten de gereflecteerde golven die door deze structuren worden gegenereerd, verdwijnende golven die beperkt zijn tot het oppervlak van het object en zich ver weg voortplanten. voortplantende golven. Verdwijnende golven ontstaan uit kleine structuren in objecten (objecten kleiner dan de golflengte). De zich voortplantende golf komt voort uit de ruwe structuur van het object (objecten groter dan de golflengte), die geen informatie bevat over de fijne structuur van het object. Als een heel klein verstrooiingscentrum wordt gebruikt als nanodetector (zoals een sonde) en dicht genoeg bij het oppervlak van het object wordt geplaatst, zal de verdwijnende golf worden opgewonden en ervoor zorgen dat deze weer licht uitstraalt. Dit opgewonden licht bevat ook niet-detecteerbare verdwijnende golven en voortgeplante golven die zich voor detectie naar verre locaties kunnen voortplanten. Dit proces voltooit de detectie in het nabije veld. De conversie tussen het verdwijnende veld en het voortplantende veld is lineair, en het voortplantende veld weerspiegelt nauwkeurig de veranderingen in het verdwijnende veld. Als een verstrooiingscentrum wordt gebruikt om het oppervlak van een object te scannen, kan een tweedimensionaal beeld worden verkregen. Volgens het wederkerigheidsprincipe worden de rollen van de verlichtingslichtbron en de nanodetector verwisseld, en wordt de nanolichtbron (verdwijnend veld) gebruikt om het monster te verlichten. Door het verstrooiende effect van de fijne structuur van het object op het verlichtingsveld wordt de verdwijnende golf omgezet in een signaal dat op afstand kan worden gedetecteerd. De resultaten van de gedetecteerde voortplantingsgolven zijn precies hetzelfde.
