Lähivälja optilise mikroskoopia põhimõtted lähivälja optiline mikroskoopia
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).
Lähivälja optiline mikroskoopia, mis põhineb mittekiirgusvälja sondeerimise ja pildistamise põhimõttel, suudab ületada difraktsioonipiiri, millele tavalised optilised mikroskoobid alluvad, võimaldades läbi viia nanomõõtmelisi optilisi kujutisi ja nanomõõtmelisi spektroskoopilisi uuringuid ultra- kõrge optiline eraldusvõime.
Lähivälja optiline mikroskoop koosneb sondist, signaaliedastusseadmest, skaneerimise juhtimisest, signaalitöötlusest ja signaali tagasisidesüsteemist. Lähivälja genereerimise ja tuvastamise põhimõte: langeva valguse kiiritamine objekti pinnale paljude pisikeste mikrostruktuuridega, need mikrostruktuurid on langeva valgusvälja rollis, tekkiv peegeldunud laine sisaldab äkklainet, mis piirdub objekti pinnaga ja levib. lained kaugusesse. Äkklained pärinevad objekti peenstruktuuridest (lainepikkusest väiksemad objektid). Leviklaine pärineb objekti töötlemata struktuurist (lainepikkusest suuremad objektid), mis ei sisalda teavet objekti peenstruktuuri kohta. Kui nanodetektorina (nt sondi) kasutatakse väga väikest hajutuskeskust, mis asetatakse objekti pinnale piisavalt lähedale, et ergutada kiiret lainet, põhjustades selle uuesti valguse kiirgamise. Selle ergastuse tekitatud valgus sisaldab ka tuvastamatuid kiireid laineid ja levivaid laineid, mida saab levitada kaugemate tuvastusteni, ning see protsess viib lähivälja tuvastamise lõpule. Üleminek kiirvälja ja levivälja vahel on lineaarne ning leviväli peegeldab täpselt peidetud välja muutusi. Kui objekti pinna skaneerimiseks kasutatakse hajumiskeskust, on võimalik saada kahemõõtmeline kujutis. Vastastikkuse põhimõtte kohaselt vahetatakse kiiritava valgusallika ja nanodetektori rolle omavahel ning proovi kiiritatakse nanovalgusallikaga (äkiline väli) ning kiiritava välja hajumise tõttu. objekti peenstruktuur muudab äkiline laine levivaks laineks, mida saab kaugelt tuvastada ja tulemus on täpselt sama.
Lähivälja optiline mikroskoopia koosneb punkt-punktist skaneerimisest ja punkt-punktilt salvestamisest proovi pinnal oleva sondiga, millele järgneb digitaalne pildistamine. Joonisel 1 on kujutatud lähivälja optilise mikroskoobi kujutise skeem. Joonisel on xyz jämelähendamise meetodil võimalik reguleerida kaugust sondist proovini kümnete nanomeetrite täpsusega; samas kui xy-skaneerimist ja z-juhti saab kasutada 1nm täpsusega, et juhtida sondi skaneerimist ja järgneb z-suunaline tagasiside. Joonisel kujutatud langev laser sisestatakse sondi läbi optilise kiu ja langeva valguse polarisatsiooni olekut saab vastavalt nõuetele muuta. Kui langev laser kiiritab proovi, saab detektor eraldi koguda prooviga moduleeritud ja fotokordisti toruga võimendatud ülekande- ja peegeldussignaalid ning seejärel otse analoog-digitaalmuunduri kaudu arvuti hankimise või spektroskoopiasüsteemi kaudu. spektromeeter spektraalse teabe saamiseks. Süsteemi juhtimine, andmete kogumine, pildi kuvamine ja andmetöötlus viiakse läbi arvuti poolt. Ülaltoodud pildistamisprotsessist on näha, et lähivälja optiline mikroskoop suudab samaaegselt koguda kolme tüüpi teavet, st proovi pinnamorfoloogiat, lähivälja optilist signaali ja spektraalsignaali.
