Experimentálne princípy infračervenej pasívnej mikroskopie blízkeho poľa (SNoiM) a jej aplikácie
Near-field radiation at the surface of an object is difficult to detect due to its swift-wave nature (i.e., the intensity decreases sharply as it moves away from the surface of the object). In SNoiM, this problem is effectively solved using the scanning probe technique. As shown in Fig. 1(b), when the nanoprobe is not introduced (or the probe is far away from the object surface), the near-field snappy waves near the surface of the object cannot be detected, and the microscope operates in the conventional infrared thermography mode, which obtains only the far-field radiated signals.The key of the SNoiM technique is to bring the probe close to the near-surface of the sample (e.g., within 10 nm) so that the near-field snappy waves can be effectively scattered by the tip of the probe. In this detection mode, both near-field and far-field components are present in the sample signal acquired by the probe. Therefore, by controlling the probe-to-surface spacing h, a mixed near-field and far-field signal (h < 100 nm, called near-field mode) or a single far-field signal (h >>100 nm alebo vytiahnutie sondy, nazývané režim vzdialeného poľa). V konečnom dôsledku možno informácie blízkeho poľa objektu extrahovať z pozadia vzdialeného poľa pomocou techník výškovej modulácie a demodulácie sondy.
Signály blízkeho poľa rozptýlené sondou sú najskôr zhromaždené infračerveným objektívom s vysokou numerickou apertúrou. Signály vyžarované do diaľky z okolia, DUT a samotného prístroja však v tomto procese nemožno zrušiť a sú zhromažďované so signálmi blízkeho poľa infračervenou šošovkou objektívu, čo vedie k slabým signálom blízkeho poľa. DUT je zničené veľkým žiarením pozadia vzdialeného poľa. Aby sa minimalizovali signály pozadia vzdialeného poľa, výskumníci navrhli konfokálnu apertúru s veľmi malou apertúrou (~ 100 μm) nad šošovkou infračerveného objektívu, ktorá znižuje zberné miesto a účinne potláča signály žiarenia pozadia. Avšak aj s tým je ťažké určiť, či existuje dostatočne citlivý infračervený detektor, ktorý dokáže detekovať slabé signály blízkeho poľa rozptýlené nanosondami. Na tento účel náš tím vyvinul infračervený detektor s ultra vysokou citlivosťou, aby prekonal túto technickú bariéru.
Medzi nimi zlatá valcová dutina je kryogénny Dewar, ktorý nesie samostatne vyvinutý infračervený detektor s ultra vysokou citlivosťou (CSIP) a niektoré nízkoteplotné optické komponenty; biely rámček zobrazuje mikroskop atómovej sily (AFM) na báze ladičky, infračervený zberný objektív a oblasť vzorkového stolíka zostavené v laboratóriu. Priestorové rozlíšenie IR obrazu blízkeho poľa už nie je obmedzené vlnovou dĺžkou sondy, ale je určené veľkosťou hrotu sondy. Metódou elektrochemického leptania možno pripraviť kovové (volfrámové) nanosondy s vynikajúcou morfológiou, v ktorých priemer hrotu môže byť až 100 nm alebo menej.
