Prinsip mikroskop optik medan dekat
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) daripada objek.
Berdasarkan prinsip pengesanan dan pengimejan medan bukan sinaran, mikroskop optik medan dekat boleh menembusi had pembelauan mikroskop optik biasa dan menjalankan pengimejan optik skala nano dan penyelidikan spektrum pada resolusi optik ultra tinggi.
Mikroskop optik medan dekat terdiri daripada probe, peranti penghantaran isyarat, kawalan imbasan, pemprosesan isyarat, dan sistem maklum balas isyarat. Prinsip penjanaan dan pengesanan medan dekat: Cahaya kejadian memancar pada objek dengan banyak struktur kecil dan halus di permukaan. Struktur halus ini, di bawah tindakan medan cahaya kejadian, menghasilkan gelombang pantulan termasuk gelombang evanescent terhad pada permukaan objek dan merambat gelombang ke arah jarak. Gelombang evanescent berasal daripada struktur halus dalam objek (objek yang lebih kecil daripada panjang gelombang). Gelombang perambatan datang daripada struktur kasar dalam objek (objek yang lebih besar daripada panjang gelombang), yang tidak mengandungi sebarang maklumat tentang struktur halus objek. Jika pusat serakan yang sangat kecil digunakan sebagai pengesan nano (seperti probe) dan diletakkan cukup dekat dengan permukaan objek, gelombang evanescent teruja, menyebabkan ia mengeluarkan cahaya semula. Cahaya yang dijana oleh pengujaan ini juga termasuk gelombang evanescent yang tidak dapat dikesan dan gelombang perambatan yang boleh merambat ke pengesanan jauh, melengkapkan proses pengesanan medan dekat. Peralihan antara medan evanescent dan medan perambatan adalah linear, dan medan perambatan dengan tepat mencerminkan perubahan dalam medan terpendam. Jika pusat serakan digunakan untuk mengimbas permukaan objek, imej dua dimensi boleh diperolehi. Mengikut prinsip penyongsangan bersama, interaksi antara sumber cahaya penyinaran dan pengesan nano ditukar, dan sampel disinari dengan sumber cahaya nano (medan evanescent). Disebabkan oleh kesan serakan struktur halus objek berbanding dengan medan pelepasan, gelombang evanescent ditukar menjadi gelombang perambatan yang boleh dikesan pada jarak jauh, dan hasilnya adalah sama sepenuhnya.
Mikroskopi optik medan berhampiran ialah teknik pengimejan digital yang melibatkan pengimbasan dan rakaman titik demi titik siasatan pada permukaan sampel. Rajah 1 ialah gambarajah prinsip pengimejan bagi mikroskop optik medan dekat. Kaedah anggaran kasar xyz dalam rajah boleh melaraskan jarak antara probe dan sampel dengan ketepatan berpuluh-puluh nanometer; Pengimbasan xy dan kawalan z boleh mengawal pengimbasan probe dan maklum balas arah z dengan ketepatan 1nm. Laser kejadian dalam rajah dimasukkan ke dalam probe melalui gentian optik dan boleh mengubah keadaan polarisasi cahaya kejadian mengikut keperluan. Apabila laser kejadian menyinari sampel, pengesan boleh mengumpul isyarat penghantaran dan isyarat pantulan secara berasingan yang dimodulasi oleh sampel, yang dikuatkan oleh tiub photomultiplier. Kemudian, ia secara langsung ditukar daripada analog kepada digital dan dikumpulkan oleh komputer atau dimasukkan ke dalam spektrometer melalui sistem spektroskopi untuk mendapatkan maklumat spektrum. Kawalan sistem, pemerolehan data, paparan imej dan pemprosesan data semuanya diselesaikan oleh komputer. Daripada proses pengimejan di atas, dapat dilihat bahawa mikroskop optik medan dekat secara serentak boleh mengumpul tiga jenis maklumat, iaitu morfologi permukaan sampel, isyarat optik medan dekat, dan isyarat spektrum.
