Mis vahe on optilisel mikroskoobil ja kaugväljamikroskoobil?
Mis on lähivälja optiline mikroskoopia?
Alates 1980. aastatest, koos teaduse ja tehnoloogia arenemisega väikesemahuliste ja väikesemõõtmeliste ruumideni ning skaneeriva sondi mikroskoopia tehnoloogia arenemisega, on optika valdkonnas tekkinud uus interdistsiplinaarne õppeaine – lähivälja optika. Lähivälja optika on muutnud traditsioonilise optilise eraldusvõime piiri. Uut tüüpi lähivälja optilise mikroskoobi (NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope ehk SNOM) ilmumine on laiendanud inimeste vaatevälja poolelt langeva valguse lainepikkusest mõne kümnendikuni lainepikkusest, st. nanomeetri skaala. Lähivälja optilises mikroskoopias asendatakse tavaliste optiliste instrumentide läätsed pisikeste optiliste sondidega, mille otsaavad on palju väiksemad kui valguse lainepikkus.
Juba 1928. aastal tegi Synge ettepaneku, et pärast langeva valguse kiiritamist läbi väikese 10 nm avaga ava 10 nm kaugusele proovile, skaneerimist sammuga 10 nm ja mikroala optilise signaali kogumist on võimalik. ülikõrge eraldusvõime saavutamiseks. Selles intuitiivses kirjelduses on Synge selgelt ennustanud kaasaegse lähivälja optilise mikroskoopia põhijooned.
1970. aastal rakendasid Ash ja Nicholls lähivälja kontseptsiooni, et teostada kahemõõtmelist kujutist eraldusvõimega K/60 mikrolaineribas (K=3cm). 1983. aastal valmistas BM Zürichi uurimiskeskus edukalt nanomõõtmelised valgusaugud metallkattega kvartskristalli otsa. Ülikõrge optilise eraldusvõimega kujutised K/20 juures saadakse tunnelivoolu abil sondi ja proovi vahelise kauguse tagasisidena. Tõuke lähivälja optika laiemale tähelepanu pööramiseks andis AT&T Bell Laboratories. 1991. aastal leidsid Betzig jt. kasutas optilist kiudu suure valgusvooga kitseneva optilise augu tegemiseks ja asetas küljele metallkile koos ainulaadse nihkejõu sondi ja proovi vahekauguse reguleerimise meetodiga, mis mitte ainult ei suurendanud edastatavat footoni voogu. Samal ajal pakub see stabiilset ja usaldusväärset juhtimismeetodit, mis on käivitanud lähivälja optilise mikroskoopia kõrge eraldusvõimega optilise vaatluse erinevates valdkondades, nagu bioloogia, keemia, magneto-optilised domeenid ja suure tihedusega teabesalvestusseadmed, ja kvantseadmed. uuringute sari. Niinimetatud lähivälja optika on võrreldes kaugvälja optikaga. Traditsioonilised optilised teooriad, nagu geomeetriline optika ja füüsiline optika, uurivad tavaliselt ainult valgusväljade jaotust valgusallikatest või objektidest kaugel ja neid nimetatakse üldiselt kaugvälja optikaks. Põhimõtteliselt on kaugvälja optikas olemas kaugvälja difraktsiooni piirang, mis piirab minimaalset eraldusvõime suurust ja minimaalset märgi suurust, kui kasutatakse kaugvälja optika põhimõtet mikroskoopias ja muudes optilistes rakendustes. Lähivälja optika seevastu uurib valgusväljade jaotust valgusallika või objekti lainepikkuse vahemikus. Lähivälja optika uurimise valdkonnas on kaugvälja difraktsioonipiir rikutud ja eraldusvõime piirile ei kehti enam põhimõtteliselt mingeid piiranguid ja see võib olla lõpmatult väike, nii et mikroskoopilise kujutise ja muude optiliste kujutiste optiline eraldusvõime rakendusi saab täiustada lähivälja optika põhimõttel. Hinda.
Lähivälja optilisel tehnoloogial põhinev optiline eraldusvõime võib jõuda nanomeetri tasemeni, ületades traditsioonilise optika eraldusvõime difraktsioonipiiri, mis pakub võimsaid toiminguid, mõõtmismeetodeid ja instrumendisüsteeme paljudes teadusuuringute valdkondades, eriti nanotehnoloogia arendamisel. Praeguseks on lähivälja skaneerivad optilised mikroskoobid ja lähivälja spektromeetrid, mis põhinevad kaduva välja tuvastamisel, rakendatud füüsika, bioloogia, keemia ja materjaliteaduse valdkondades ning kasutusala täieneb pidevalt; samas kui teised lähivälja optikal põhinevad rakendused, nagu nanolitograafia ja ülikõrge tihedusega lähivälja optiline salvestusruum, nano-optilised komponendid, nanomõõtmeliste osakeste püüdmine ja manipuleerimine jne, on samuti pälvinud tähelepanu paljud teadlased.
Peale selle, et neid mõlemaid nimetatakse mikroskoopideks, pole palju sarnasusi.
Esiteks on suurim erinevus see, et eraldusvõime on erinev. Kaugvälja mikroskoop, st traditsiooniline optiline mikroskoop, on piiratud difraktsioonipiiriga. Valguse lainepikkusest väiksemates piirkondades on raske selgelt kujutada; samas kui lähivälja mikroskoop võimaldab saavutada selge pildi.
Teiseks on põhimõte erinev. Kaugvälja mikroskoop kasutab valguse peegeldust ja murdumist jne ning võib kasutada läätsede kombinatsiooni; samas kui lähiväljas on vaja sondi ning valguse joondamise saavutamiseks kasutatakse kaduva välja ja ülekandevälja ühendamist ja teisendamist. signaali omandamine.
Samuti instrumendi keerukus, maksumus jne, need kaks ei ole samad.
