Principio della microscopia ottica dell'immagine vicina
La microscopia ottica a campo vicino, basata sui principi di rilevamento e imaging di campi non radiativi, può superare il limite di diffrazione dei normali microscopi ottici ed eseguire imaging ottico su scala nanometrica e ricerca spettroscopica ad altissima risoluzione ottica.
Un microscopio ottico a campo vicino è costituito da una sonda, un dispositivo di trasmissione del segnale, un controllo della scansione, un'elaborazione del segnale e un sistema di feedback del segnale. Principio di generazione e rilevamento del campo vicino: quando la luce incidente colpisce un oggetto con molte strutture minuscole e fini sulla sua superficie, le onde riflesse generate da queste strutture sottili sotto l'azione del campo luminoso incidente includono onde evanescenti confinate sulla superficie del campo vicino. l'oggetto e la propagazione delle onde che si propagano a distanza. Le onde evanescenti provengono da strutture sottili negli oggetti (oggetti più piccoli della lunghezza d'onda). E le onde che si propagano provengono dalle strutture grezze dell'oggetto (oggetti più grandi della lunghezza d'onda), che non contengono alcuna informazione sulle strutture sottili dell'oggetto. Se un centro di diffusione molto piccolo viene utilizzato come nanorivelatore (come una sonda) e posizionato abbastanza vicino alla superficie di un oggetto, l'onda evanescente verrà eccitata, facendola emettere nuovamente luce. La luce generata da questa eccitazione contiene anche onde evanescenti non rilevabili e onde propaganti che possono essere rilevate a distanza, completando il processo di rilevamento del campo vicino. La conversione tra il campo evanescente e il campo di propagazione è lineare e il campo di propagazione riflette accuratamente i cambiamenti nel campo evanescente. Se si scansiona un centro di diffusione sulla superficie di un oggetto, è possibile ottenere un'immagine bidimensionale. Secondo il principio di reciprocità, l'interazione tra la sorgente luminosa di illuminazione e il nanorilevatore viene scambiata. Per illuminare il campione viene utilizzata una nano sorgente luminosa (campo evanescente). A causa dell'effetto di diffusione della struttura fine dell'oggetto sul campo di illuminazione, l'onda evanescente viene convertita in un'onda propagante che può essere rilevata a distanza e il risultato è completamente lo stesso.
La microscopia ottica a campo vicino è una tecnica di imaging digitale che prevede la scansione e la registrazione di una sonda punto per punto sulla superficie di un campione. La Figura 1 è un diagramma del principio di imaging di un microscopio ottico a campo vicino. Il metodo di approssimazione grossolana xyz in figura può regolare la distanza tra la sonda e il campione con una precisione di decine di nanometri; Inoltre, la scansione xy e il controllo z possono essere utilizzati per controllare la scansione della sonda e il tracciamento del feedback nella direzione z con una precisione di 1 nm. Il laser incidente 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 rilevatore può raccogliere separatamente il segnale di trasmissione modulato e il segnale di riflessione del campione, amplificarli tramite un tubo fotomoltiplicatore, quindi convertirli direttamente da analogico a digitale e raccoglierli tramite un computer o entrare nello spettrometro attraverso un sistema spettroscopico per ottenere informazioni spettrali. Il controllo del sistema, l'acquisizione dei dati, la visualizzazione delle immagini e l'elaborazione dei dati sono tutti completati dai computer. Dal processo di imaging di cui sopra, si può vedere che la microscopia ottica in campo vicino può raccogliere simultaneamente tre tipi di informazioni, vale a dire la morfologia superficiale del campione, i segnali ottici in campo vicino e i segnali spettrali.
