Zasada mikroskopii optycznej bliskiego obrazu
Mikroskopia optyczna bliskiego pola, oparta na zasadach wykrywania i obrazowania pól niepromienistych, może przełamać granicę dyfrakcji zwykłych mikroskopów optycznych i wykonywać badania w zakresie obrazowania optycznego i spektroskopii w nanoskali z ultrawysoką rozdzielczością optyczną.
Mikroskop optyczny bliskiego pola składa się z sondy, urządzenia do transmisji sygnału, kontroli skanowania, przetwarzania sygnału i systemu sprzężenia zwrotnego sygnału. Zasada generowania i wykrywania bliskiego pola: Kiedy padające światło pada na obiekt posiadający wiele drobnych i drobnych struktur na jego powierzchni, fale odbite generowane przez te drobne struktury pod działaniem padającego pola świetlnego obejmują fale zanikające ograniczone do powierzchni obiektu i rozchodzących się fal, które rozprzestrzeniają się na odległość. Fale zanikające pochodzą z subtelnych struktur obiektów (obiektów mniejszych niż długość fali). A rozchodzące się fale pochodzą z szorstkich struktur obiektu (obiektów większych niż długość fali), które nie zawierają żadnych informacji o subtelnych strukturach obiektu. Jeśli jako nanodetektor (taki jak sonda) zostanie użyty bardzo mały ośrodek rozpraszający i zostanie umieszczony wystarczająco blisko powierzchni obiektu, fala zanikająca zostanie wzbudzona, powodując ponowną emisję światła. Światło generowane przez to wzbudzenie zawiera również niewykrywalne fale zanikające i fale rozchodzące się, które można wykryć z dużej odległości, co kończy proces detekcji w polu bliskim. Konwersja między polem zanikającym a polem propagacyjnym jest liniowa, a pole propagacyjne dokładnie odzwierciedla zmiany w polu zanikającym. Jeśli na powierzchni obiektu zeskanuje się środek rozpraszania, można uzyskać obraz dwuwymiarowy. Zgodnie z zasadą wzajemności następuje zamiana interakcji pomiędzy źródłem światła oświetlającego a nanodetektorem. Do oświetlenia próbki wykorzystuje się nano źródło światła (pole zanikające). Ze względu na efekt rozpraszania drobnej struktury obiektu na polu oświetlenia, fala zanikająca przekształca się w falę propagującą, którą można wykryć z dużej odległości, a wynik jest całkowicie taki sam.
Mikroskopia optyczna bliskiego pola to technika obrazowania cyfrowego, która obejmuje skanowanie i rejestrację punktu po punkcie sondy na powierzchni próbki. Rysunek 1 przedstawia schemat zasady obrazowania mikroskopu optycznego bliskiego pola. Przedstawiona na rysunku metoda przybliżenia zgrubnego xyz umożliwia regulację odległości między sondą a próbką z dokładnością do kilkudziesięciu nanometrów; Skanowanie xy i sterowanie z mogą być wykorzystywane do kontrolowania skanowania sondy i śledzenia sprzężenia zwrotnego w kierunku z z dokładnością do 1 nm. Laser padający na rysunku jest wprowadzany do sondy poprzez światłowód, a stan polaryzacji padającego światła można zmieniać zgodnie z wymaganiami. Kiedy padający laser naświetla próbkę, detektor może oddzielnie zebrać modulowany sygnał transmisji i sygnał odbicia próbki, wzmocnić je za pomocą fotopowielacza, a następnie bezpośrednio przekształcić je z sygnału analogowego na cyfrowy i zebrać przez komputer lub wprowadzić do spektrometru poprzez system spektroskopowy w celu uzyskania informacji spektralnej. Sterowanie systemem, gromadzenie danych, wyświetlanie obrazu i przetwarzanie danych są realizowane przez komputery. Z powyższego procesu obrazowania widać, że mikroskopia optyczna bliskiego pola może jednocześnie zbierać trzy rodzaje informacji, a mianowicie morfologię powierzchni próbki, sygnały optyczne bliskiego pola i sygnały widmowe.
