Яка різниця між оптичною мікроскопією ближнього поля та мікроскопією далекого поля
Що таке оптичний мікроскоп ближнього поля?
Починаючи з 1980-х років, з прогресом науки і техніки в напрямку маломасштабного та низьковимірного простору, а також розвитком технології скануючої зондової мікроскопії, в галузі оптики з’явилася нова міждисциплінарна область – оптика ближнього поля. Оптика ближнього поля революціонізувала традиційну межу оптичної роздільної здатності. Поява нового типу скануючого оптичного мікроскопа ближнього поля (NSOM), також відомого як SNOM, розширила поле зору людей з половини довжини хвилі падаючого світла до кількох десятків довжин хвиль, тобто нанорозміру. В оптичній мікроскопії ближнього поля лінза в традиційних оптичних інструментах замінена невеликим оптичним зондом, апертура якого на кінчику набагато менша за довжину хвилі світла.
Ще в 1928 році Synge запропонував, що надвисока роздільна здатність може бути досягнута шляхом пропускання падаючого світла через невеликий отвір з апертурою 10 нм на зразок із відстанню 10 нм, сканування та збирання світлових сигналів у мікрообласті з розміром кроку. 10 нм. У цьому інтуїтивно зрозумілому описі Synge чітко передбачив основні характеристики сучасних оптичних мікроскопів ближнього поля.
У 1970 році Еш і Ніколлс застосували концепцію ближнього поля для отримання двовимірного зображення з роздільною здатністю К/60 у мікрохвильовому діапазоні (К=3см). У 1983 році дослідницький центр BM Zurich успішно підготував нанорозмірні оптичні пори на кінчиках покритих металом кварцових кристалів. Використовуючи тунельний струм як зворотний зв’язок між зондом і зразком, отримайте зображення надвисокої оптичної роздільної здатності K/20. Рушійною силою оптики ближнього поля для привернення більшої уваги є AT&T Bell Lab. У 1991 році Betzig та ін. зробили високопродуктивні конічні оптичні отвори за допомогою оптичних волокон, нанесли металеві тонкі плівки збоку та використали унікальний метод контролю відстані між зразками зонда зсуву. Це не тільки збільшило потік фотонів на кілька порядків, але й забезпечило стабільний і надійний метод контролю, що започаткувало серію досліджень оптичного спостереження з високою роздільною здатністю в різних областях, таких як біологія, хімія, магнітооптичні області, пристрої зберігання інформації про щільність і квантові пристрої, що використовують оптичну мікроскопію ближнього поля. Так звана оптика ближнього поля відноситься до оптики далекого поля. Традиційні оптичні теорії, такі як геометрична оптика та фізична оптика, як правило, вивчають лише розподіл світлових полів далеко від джерел світла чи об’єктів, що зазвичай називають оптикою далекого поля. Оптика далекого поля в принципі має межу дифракції далекого поля, яка обмежує мінімальний розмір роздільної здатності та мінімальний розмір маркування при використанні принципів оптики далекого поля для мікроскопії та інших оптичних застосувань. Оптика ближнього поля вивчає розподіл світлового поля в діапазоні довжин хвиль від джерела світла або об’єкта. У галузі досліджень оптики ближнього поля дифракційна межа далекого поля порушена, а межа роздільної здатності більше не обмежена принципово і може бути нескінченно малою. Таким чином, на основі принципів оптики ближнього поля можна покращити оптичну роздільну здатність мікроскопічних зображень та інших оптичних застосувань.
Оптична роздільна здатність на основі оптичної технології ближнього поля може досягати нанометрового рівня, долаючи межу дифракції традиційної оптики. Це забезпечить потужну роботу, методи вимірювання та системи приладів для багатьох галузей наукових досліджень, особливо розвитку нанотехнологій. В даний час скануючі оптичні мікроскопи ближнього поля та спектрометри ближнього поля на основі виявлення прихованого поля застосовуються в таких галузях, як фізика, біологія, хімія та матеріалознавство, і сфера їх застосування постійно розширюється; Інші програми, засновані на оптиці ближнього поля, такі як нанолітографія та оптичне зберігання ближнього поля надвисокої щільності, нанооптичні компоненти, а також захоплення та маніпулювання нанорозмірними частинками, також привернули увагу багатьох науковців.
Окрім того, що їх називають мікроскопами, між ними не так багато подібностей.
По-перше, і це також найбільша різниця, роздільна здатність інша. Мікроскопія далекого поля, також відома як традиційна оптична мікроскопія, обмежена межею дифракції, що ускладнює чітке зображення в областях, менших за довжину хвилі світла; А мікроскопія ближнього поля може отримати чітке зображення.
По-друге, принцип інший. Мікроскопія далекого поля використовує відбиття та заломлення світла, і може бути досягнута шляхом комбінування лінз; У ближньому полі зонди необхідні для досягнення отримання оптичних сигналів через зв’язок і перетворення непостійних полів і полів передачі.
Крім того, складність і вартість інструментів тощо
