Nozioni di base sulla microscopia ottica a campo vicino Nozioni di base sulla microscopia ottica a campo vicino
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
La microscopia ottica in campo vicino, basata sul principio del sondaggio e dell'imaging in campo non radiante, è in grado di superare il limite di diffrazione a cui sono soggetti i normali microscopi ottici, consentendo l'imaging ottico su scala nanometrica e studi spettroscopici su scala nanometrica da effettuare a livelli ultra- alta risoluzione ottica.
Il microscopio ottico a campo vicino è costituito da sonda, dispositivo di trasmissione del segnale, controllo della scansione, elaborazione del segnale e sistema di feedback del segnale. Principio di generazione e rilevamento del campo vicino: irradiazione di luce incidente sulla superficie dell'oggetto con molte minuscole microstrutture, queste microstrutture nel ruolo del campo di luce incidente, l'onda riflessa risultante contiene un'onda improvvisa confinata alla superficie dell'oggetto e propagazione onde in lontananza. Le onde improvvise provengono dalle strutture fini dell'oggetto (oggetti più piccoli della lunghezza d'onda). L'onda di propagazione proviene dalla struttura grezza dell'oggetto (oggetti più grandi della lunghezza d'onda) che non contiene alcuna informazione sulla struttura fine dell'oggetto. Se si utilizza un centro di diffusione molto piccolo come nanorivelatore (ad esempio una sonda), posizionato abbastanza vicino alla superficie dell'oggetto da eccitare l'onda veloce, facendola emettere nuovamente luce. La luce prodotta da questa eccitazione contiene anche onde veloci non rilevabili e onde propaganti che possono essere propagate a rilevamenti distanti, e questo processo completa il rilevamento del campo vicino. La transizione tra il campo veloce e il campo di propagazione è lineare e il campo di propagazione riflette accuratamente i cambiamenti nel campo nascosto. Se si utilizza un centro di diffusione per scansionare la superficie di un oggetto, è possibile ottenere un'immagine bidimensionale. Secondo il principio di reciprocità, i ruoli della sorgente luminosa irradiante e del nanorivelatore vengono scambiati tra loro e il campione viene irradiato con una sorgente luminosa nanometrica (campo brusco) e, a causa della diffusione del campo irradiante grazie alla struttura fine dell'oggetto, l'onda improvvisa viene convertita in un'onda propagante che può essere rilevata a distanza, e il risultato è esattamente lo stesso.
La microscopia ottica a campo vicino consiste nella scansione punto per punto e nella registrazione punto per punto mediante una sonda sulla superficie del campione seguita dall'imaging digitale. La Figura 1 mostra lo schema di imaging di un microscopio ottico a campo vicino. Nella figura, il metodo di approssimazione grossolana xyz può regolare la distanza dalla sonda al campione con una precisione di decine di nanometri; mentre la scansione xy e il controllo z possono essere utilizzati con una precisione di 1 nm per controllare la scansione della sonda e segue il feedback della direzione z. Il laser incidente, mostrato in figura, viene introdotto nella sonda attraverso una fibra ottica, e lo stato di polarizzazione della luce incidente può essere modificato a seconda delle esigenze. Quando il laser incidente irradia il campione, il rivelatore può raccogliere separatamente i segnali di trasmissione e di riflessione modulati dal campione e amplificati dal tubo fotomoltiplicatore, e poi direttamente dal convertitore analogico-digitale attraverso l'acquisizione del computer o attraverso il sistema di spettroscopia in lo spettrometro per ottenere le informazioni spettrali. Il controllo del sistema, l'acquisizione dei dati, la visualizzazione delle immagini e l'elaborazione dei dati sono completati dal computer. Dal processo di imaging di cui sopra, si può vedere che il microscopio ottico a campo vicino può raccogliere contemporaneamente tre tipi di informazioni, vale a dire la morfologia superficiale del campione, il segnale ottico a campo vicino e il segnale spettrale.
