В чем разница между оптической микроскопией ближнего поля и микроскопией дальнего поля?
Что такое оптический микроскоп ближнего поля?
С 1980-х годов, с продвижением науки и техники в сторону маломасштабного и низкоразмерного пространства, а также развитием технологии сканирующей зондовой микроскопии, в области оптики возникла новая междисциплинарная область - ближнепольная оптика. Оптика ближнего поля произвела революцию в традиционном пределе оптического разрешения. Появление нового типа сканирующего оптического микроскопа ближнего поля (NSOM), также известного как SNOM, расширило поле зрения людей с половины длины волны падающего света до нескольких десятков длин волн, то есть наномасштаба. В ближнепольной оптической микроскопии линза в традиционных оптических инструментах заменяется небольшим оптическим зондом, апертура кончика которого намного меньше длины волны света.
Еще в 1928 году Синг предположил, что сверхвысокое разрешение может быть достигнуто путем направления падающего света через небольшое отверстие с апертурой 10 нм на образец на расстоянии 10 нм, сканирования и сбора световых сигналов в микрообласти с шагом размером 10 нм. В этом интуитивном описании компания Synge четко предсказала основные особенности современных оптических микроскопов ближнего поля.
В 1970 году Эш и Николлс применили концепцию ближнего поля для получения двумерных изображений с разрешением К/60 в микроволновом диапазоне (К=3см). В 1983 году Цюрихский исследовательский центр Б.М. успешно создал наноразмерные оптические поры на кончиках кристаллов кварца, покрытых металлом. Используя туннельный ток в качестве обратной связи между зондом и образцом, получите изображение сверхвысокого оптического разрешения K/20. Движущей силой для привлечения более широкого внимания к оптике ближнего поля является лаборатория AT&T Bell Lab. В 1991 году Бетциг и др. сделал высокопроизводительные конические оптические отверстия с использованием оптических волокон, нанес на боковые стороны тонкие металлические пленки и использовал уникальный метод контроля расстояния между образцами с помощью зонда сдвигающей силы. Это не только увеличило поток фотонов на несколько порядков, но и обеспечило стабильный и надежный метод управления, положив начало серии исследований по оптическим наблюдениям с высоким разрешением в различных областях, таких как биология, химия, магнитооптические области, высокоточные технологии. устройства хранения информации о плотности и квантовые устройства, использующие оптическую микроскопию ближнего поля. Так называемая оптика ближнего поля отличается от оптики дальнего поля. Традиционные оптические теории, такие как геометрическая оптика и физическая оптика, обычно изучают только распределение световых полей вдали от источников света или объектов, обычно называемое оптикой дальнего поля. Оптика дальнего поля в принципе имеет предел дифракции в дальнем поле, который ограничивает минимальный размер разрешения и минимальный размер маркировки при использовании принципов оптики дальнего поля для микроскопии и других оптических приложений. Ближнепольная оптика изучает распределение светового поля в диапазоне длин волн от источника света или объекта. В области исследований оптики ближнего поля предел дифракции в дальнем поле нарушается, а предел разрешения больше не ограничен в принципе и может быть бесконечно малым. Таким образом, на основе принципов оптики ближнего поля можно улучшить оптическое разрешение микроскопических изображений и других оптических приложений.
Оптическое разрешение, основанное на оптической технологии ближнего поля, может достигать нанометрового уровня, преодолевая дифракционный предел традиционной оптики. Это обеспечит мощные операции, методы измерения и инструментальные системы для многих областей научных исследований, особенно для развития нанотехнологий. В настоящее время сканирующие оптические микроскопы ближнего поля и спектрометры ближнего поля, основанные на обнаружении скрытого поля, нашли применение в таких областях, как физика, биология, химия и материаловедение, и сфера их применения постоянно расширяется; Другие приложения, основанные на оптике ближнего поля, такие как нанолитография и оптическое хранение данных в ближнем поле сверхвысокой плотности, нанооптические компоненты, а также захват и манипулирование наноразмерными частицами, также привлекли внимание многих научных работников.
Помимо того, что они называются микроскопами, между ними не так уж много общего.
Во-первых, и это тоже самая большая разница, другое разрешение. Микроскопия дальнего поля, также известная как традиционная оптическая микроскопия, ограничена дифракционным пределом, что затрудняет четкое изображение в областях, меньших длины волны света; А микроскопия ближнего поля может обеспечить четкое изображение.
Во-вторых, принцип другой. Микроскопия дальнего поля использует отражение и преломление света и может быть достигнута путем комбинирования линз; В ближнем поле необходимы зонды для сбора оптических сигналов путем объединения и преобразования затухающих и передающих полей.
Кроме того, сложность и стоимость инструментов и т. д.
