Aký je rozdiel medzi optickým mikroskopom blízkeho poľa a mikroskopom vzdialeného poľa
Čo je to mikroskopia blízkeho poľa?
Od 80. rokov 20. storočia s pokrokom vedy a techniky do malých a nízkorozmerných priestorov a s rozvojom technológie skenovacej sondovej mikroskopie sa v oblasti optiky objavil nový interdisciplinárny predmet – optika blízkeho poľa. Optika blízkeho poľa spôsobila revolúciu v tradičnom limite optického rozlíšenia. Vznik nového typu optického mikroskopu blízkeho poľa (NSOM – Near-field Scanning Optical Microscope, alebo SNOM) rozšíril zorné pole ľudí z polovice vlnovej dĺžky dopadajúceho svetla na niekoľko desatín vlnovej dĺžky, tj. nanometrová stupnica. V optickej mikroskopii blízkeho poľa sú šošovky v konvenčných optických prístrojoch nahradené malými optickými sondami s hrotmi, ktoré sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka svetla.
Už v roku 1928 Synge navrhol, že po ožiarení dopadajúceho svetla cez malý otvor s apertúrou 10nm na vzorku so vzdialenosťou 10nm, skenovanie s veľkosťou kroku 10nm a zber optického signálu mikro oblasti je možné na získanie super vysokého rozlíšenia. V tomto intuitívnom popise Synge jasne predpovedal hlavné črty modernej optickej mikroskopie blízkeho poľa.
V roku 1970 Ash a Nicholls aplikovali koncept blízkeho poľa na realizáciu dvojrozmerného zobrazovania s rozlíšením K/60 v mikrovlnnom pásme (K=3}cm). V roku 1983 výskumné centrum BM Zurich úspešne vyrobilo svetelné otvory nanometrov na špičke pokovovaného kremenného kryštálu. Obrazy s ultravysokým optickým rozlíšením pri K/20 sa získavajú pomocou tunelovacieho prúdu ako spätnej väzby pre vzdialenosť medzi sondou a vzorkou. Impulz k tomu, aby sa optike blízkeho poľa dostala do širšej pozornosti, prišiel od AT&T Bell Laboratories. V roku 1991 Betzig a spol. použil optické vlákno na vytvorenie skoseného optického otvoru s vysokým svetelným tokom a na bočnú stranu uložil kovový film spojený s unikátnou metódou úpravy vzdialenosti medzi sondou a vzorkou šmykovej sily, ktorá nielen zvýšila prenášaný tok fotónov. Zároveň poskytuje stabilnú a spoľahlivú kontrolnú metódu, ktorá spustila optické pozorovanie s vysokým rozlíšením v blízkej optickej mikroskopii v rôznych oblastiach, ako je biológia, chémia, magnetooptické domény a zariadenia na ukladanie informácií s vysokou hustotou, a kvantové zariadenia. série štúdií. Takzvaná optika blízkeho poľa je príbuzná optike vzdialeného poľa. Tradičné optické teórie, ako je geometrická optika a fyzikálna optika, zvyčajne študujú iba rozloženie svetelných polí ďaleko od svetelných zdrojov alebo objektov a vo všeobecnosti sa označujú ako optika vzdialeného poľa. V zásade existuje limit difrakcie vzdialeného poľa v optike vzdialeného poľa, ktorý obmedzuje minimálnu veľkosť rozlíšenia a minimálnu veľkosť značky pri použití princípu optiky vzdialeného poľa pre mikroskopiu a iné optické aplikácie. Na druhej strane optika blízkeho poľa študuje distribúciu svetelných polí v rozsahu vlnových dĺžok zo svetelného zdroja alebo objektu. V oblasti výskumu optiky blízkeho poľa je prekročený limit difrakcie vzdialeného poľa a limit rozlíšenia už v zásade nepodlieha žiadnym obmedzeniam a môže byť nekonečne malý, takže optické rozlíšenie mikroskopického zobrazovania a iných optických aplikácie možno vylepšiť na princípe optiky blízkeho poľa. ohodnotiť.
Optické rozlíšenie založené na optickej technológii blízkeho poľa môže dosiahnuť úroveň nanometrov a prelomiť limit rozlíšenia difrakcie tradičnej optiky, čo poskytne výkonné operácie, meracie metódy a prístrojové systémy pre mnohé oblasti vedeckého výskumu, najmä vývoj nanotechnológií. V súčasnosti sa skenovacie optické mikroskopy a spektrometre blízkeho poľa založené na detekcii evanescentného poľa aplikujú v oblasti fyziky, biológie, chémie a materiálovej vedy a rozsah použitia sa neustále rozširuje; zatiaľ čo iné aplikácie založené na optike blízkeho poľa, ako je nanolitografia a optické ukladanie v blízkom poli s ultra vysokou hustotou, nanooptické komponenty, zachytávanie a manipulácia s časticami v nanoúrovni atď. veľa vedcov.
Okrem toho, že sa oba nazývajú mikroskopy, nie je veľa podobností.
V prvom rade je najväčším rozdielom rozdielne rozlíšenie. Mikroskop pre vzdialené pole, teda tradičný optický mikroskop, je obmedzený difrakčným limitom. Je ťažké jasne zobraziť v oblastiach menších ako je vlnová dĺžka svetla; zatiaľ čo mikroskop v blízkom poli môže dosiahnuť jasné zobrazenie.
Po druhé, princíp je iný. Mikroskop pre vzdialené pole využíva odraz a lom svetla atď. a môže využívať kombináciu šošoviek; zatiaľ čo v blízkom poli je potrebná sonda a na dosiahnutie zarovnania svetla sa používa spojenie a konverzia evanescentného poľa a prenosového poľa. získavanie signálu.
Tiež zložitosť nástroja, náklady atď. nie sú rovnaké.
