Mis vahe on lähivälja optilisel mikroskoopial ja kaugvälja mikroskoopial?
Mis on lähivälja optiline mikroskoop?
Alates 1980. aastatest, teaduse ja tehnoloogia arenedes väikesemahulise ja väikesemõõtmelise ruumi suunas ning skaneeriva sondi mikroskoopia tehnoloogia arenguga, on optika valdkonda tekkinud uus interdistsiplinaarne valdkond – lähivälja optika. Lähivälja optika on muutnud traditsioonilise optilise eraldusvõime piiri. Uut tüüpi lähivälja skaneeriva optilise mikroskoobi (NSOM), tuntud ka kui SNOM, ilmumine on laiendanud inimeste vaatevälja poolelt langeva valguse lainepikkusest mitmekümne lainepikkuseni, see tähendab nanomõõtmeni. Lähivälja optilises mikroskoopias asendatakse traditsiooniliste optiliste instrumentide lääts väikese optilise sondiga, mille tipu ava on palju väiksem kui valguse lainepikkus.
Juba 1928. aastal tegi Synge ettepaneku, et ülikõrge eraldusvõime oleks võimalik saavutada, valgustades langevat valgust läbi väikese 10 nm avaga augu 10 nm kaugusel olevale proovile, skaneerides ja kogudes valgussignaale mikropiirkonnas astmelise suurusega. 10 nm. Selles intuitiivses kirjelduses on Synge selgelt ennustanud kaasaegsete lähivälja optiliste mikroskoopide peamised omadused.
1970. aastal rakendasid Ash ja Nicholls lähivälja kontseptsiooni, et saavutada kahemõõtmeline kujutis eraldusvõimega K/60 mikrolaineribas (K=3cm). 1983. aastal valmistas BM Zürichi uurimiskeskus edukalt ette nanomõõtmelised optilised poorid metalliga kaetud kvartskristallide otstes. Kasutades tunnelivoolu tagasisidena sondi ja proovi vahel, saate ülikõrge optilise eraldusvõimega kujutise K/20. Lähivälja optika liikumapanev jõud laiema tähelepanu äratamiseks pärineb AT&T Bell Labilt. 1991. aastal leidsid Betzig jt. tegi optiliste kiudude abil suure läbilaskevõimega koonilised optilised augud, asetas küljele õhukesed metallist kiled ja kasutas ainulaadset nihkejõusondi proovivahe kontrolli meetodit. See mitte ainult ei suurendanud footoni voogu mitme suurusjärgu võrra, vaid andis ka stabiilse ja usaldusväärse juhtimismeetodi, käivitades rea uuringuid kõrge eraldusvõimega optilise vaatluse kohta erinevates valdkondades, nagu bioloogia, keemia, magneto-optilised domeenid, kõrge tiheduse teabe salvestusseadmed ja lähivälja optilist mikroskoopiat kasutavad kvantseadmed. 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, mida tavaliselt nimetatakse kaugvälja optikaks. Kaugvälja optikal on põhimõtteliselt kaugvälja difraktsioonipiirang, mis piirab minimaalset eraldusvõime suurust ja minimaalset märgistuse suurust, kui kasutatakse kaugvälja optika põhimõtteid mikroskoopias ja muudes optilistes rakendustes. Lähivälja optika uurib valgusvälja jaotust valgusallika või objekti lainepikkuse vahemikus. Lähivälja optika uuringute valdkonnas on kaugvälja difraktsioonipiir rikutud ning eraldusvõime piir ei ole enam põhimõtteliselt piiratud ja võib olla lõpmatult väike. Seetõttu saab lähivälja optika põhimõtetele tuginedes parandada mikroskoopilise pildistamise ja muude optiliste rakenduste optilist eraldusvõimet.
Lähivälja optilisel tehnoloogial põhinev optiline eraldusvõime võib ulatuda nanomeetri tasemeni, ületades traditsioonilise optika difraktsioonipiiri. See tagab võimsa töö, mõõtmismeetodid ja instrumendisüsteemid paljudes teadusuuringute valdkondades, eriti nanotehnoloogia arendamises. Praegu on lähivälja skaneerivaid optilisi mikroskoope ja varjatud väljade tuvastamisel põhinevaid lähivälja spektromeetreid rakendatud sellistes valdkondades nagu füüsika, bioloogia, keemia ja materjaliteadus ning nende rakendusala laieneb pidevalt; Paljude teadustöötajate tähelepanu on pälvinud ka teised lähivälja optikal põhinevad rakendused, nagu nanolitograafia ja ülikõrge tihedusega lähivälja optiline salvestusruum, nanooptilised komponendid ning nanomõõtmeliste osakeste püüdmine ja manipuleerimine.
Peale selle, et neid nimetatakse mikroskoopideks, pole palju sarnasusi.
Esiteks, ja ka suurim erinevus, on eraldusvõime erinev. Kaugvälja mikroskoopiat, tuntud ka kui traditsioonilist optilist mikroskoopiat, piirab difraktsioonipiir, mistõttu on raske selgelt pildistada valguse lainepikkusest väiksemates piirkondades; Ja lähivälja mikroskoopia abil saab saavutada selge pildi.
Teiseks on põhimõte erinev. Kaugvälja mikroskoopia kasutab valguse peegeldust ja murdumist ning seda on võimalik saavutada läätsede kombineerimisega; Lähiväljas on vaja sonde, et saavutada optiliste signaalide omandamine kaduvate ja ülekandeväljade ühendamise ja muundamise kaudu.
Samuti instrumentide keerukus ja maksumus jne,
