Qual è la differenza tra la microscopia ottica a campo vicino e la microscopia a campo lontano
Cos'è un microscopio ottico a campo vicino?
Dagli anni '80, con il progresso della scienza e della tecnologia verso lo spazio su piccola scala e a bassa dimensionalità e lo sviluppo della tecnologia della microscopia a sonda a scansione, nel campo dell'ottica è emerso un nuovo campo interdisciplinare: l'ottica del campo vicino. L'ottica del campo vicino ha rivoluzionato il tradizionale limite di risoluzione ottica. L'emergere di un nuovo tipo di microscopio ottico a scansione in campo vicino (NSOM), noto anche come SNOM, ha ampliato il campo visivo delle persone da metà della lunghezza d'onda della luce incidente a diverse decine di lunghezze d'onda, cioè su scala nanometrica. Nella microscopia ottica a campo vicino, la lente negli strumenti ottici tradizionali è sostituita da una piccola sonda ottica, la cui apertura della punta è molto più piccola della lunghezza d'onda della luce.
Già nel 1928, Synge propose che una risoluzione ultraelevata potesse essere ottenuta facendo brillare la luce incidente attraverso un piccolo foro con un'apertura di 10 nm su un campione a una distanza di 10 nm, scansionando e raccogliendo segnali luminosi nella microregione a gradini di 10 nm. In questa descrizione intuitiva, Synge ha predetto chiaramente le caratteristiche principali dei moderni microscopi ottici a campo vicino.
Nel 1970, Ash e Nicholls applicarono il concetto di campo vicino per ottenere immagini bidimensionali con una risoluzione di K/60 nella banda delle microonde (K=3cm). Nel 1983, il Centro di ricerca BM Zurigo ha preparato con successo pori ottici su scala nanometrica sulle punte di cristalli di quarzo rivestiti di metallo. Utilizzando la corrente di tunneling come feedback tra la sonda e il campione, ottenere un'immagine ad altissima risoluzione ottica di K/20. La forza trainante affinché l'ottica a campo vicino attiri un'attenzione più diffusa viene dall'AT&T Bell Lab. Nel 1991, Betzig et al. hanno realizzato fori ottici conici ad alto rendimento utilizzando fibre ottiche, depositato film sottili di metallo sul lato e utilizzato un esclusivo metodo di controllo della spaziatura del campione della sonda con forza di taglio. Ciò non solo ha aumentato il flusso di fotoni di diversi ordini di grandezza, ma ha anche fornito un metodo di controllo stabile e affidabile, innescando una serie di studi sull'osservazione ottica ad alta risoluzione in diversi campi come la biologia, la chimica, i domini magneto-ottici, l'osservazione ottica ad alta risoluzione dispositivi di memorizzazione delle informazioni sulla densità e dispositivi quantistici che utilizzano la microscopia ottica in campo vicino. La cosiddetta ottica del campo vicino è relativa all'ottica del campo lontano. Le teorie ottiche tradizionali, come l'ottica geometrica e l'ottica fisica, in genere studiano solo la distribuzione dei campi luminosi lontano da sorgenti luminose o oggetti, comunemente denominata ottica a campo lontano. In linea di principio, l'ottica a campo lontano ha un limite di diffrazione a campo lontano, che limita la dimensione minima della risoluzione e la dimensione minima della marcatura quando si utilizzano i principi dell'ottica a campo lontano per la microscopia e altre applicazioni ottiche. L'ottica del campo vicino studia la distribuzione del campo luminoso all'interno di un intervallo di lunghezze d'onda da una sorgente luminosa o da un oggetto. Nel campo della ricerca sull'ottica del campo vicino, il limite di diffrazione del campo lontano è superato e il limite di risoluzione non è più limitato in linea di principio e può essere infinitamente piccolo. Pertanto, sulla base dei principi dell'ottica del campo vicino, è possibile migliorare la risoluzione ottica dell'imaging microscopico e di altre applicazioni ottiche.
La risoluzione ottica basata sulla tecnologia ottica a campo vicino può raggiungere il livello nanometrico, superando il limite di diffrazione dell'ottica tradizionale. Ciò fornirà operazioni, metodi di misurazione e sistemi di strumenti potenti per molti campi della ricerca scientifica, in particolare per lo sviluppo delle nanotecnologie. Attualmente, i microscopi ottici a scansione a campo vicino e gli spettrometri a campo vicino basati sul rilevamento del campo nascosto sono stati applicati in campi come la fisica, la biologia, la chimica e la scienza dei materiali e il loro ambito di applicazione è in costante espansione; Anche altre applicazioni basate sull'ottica a campo vicino, come la nanolitografia e la memorizzazione ottica a campo vicino ad altissima densità, componenti nanoottici e la cattura e manipolazione di particelle su scala nanometrica, hanno attirato l'attenzione di molti operatori scientifici.
Oltre ad essere chiamati microscopi, non ci sono molte somiglianze.
Innanzitutto, ed è anche la differenza più grande, la risoluzione è diversa. La microscopia a campo lontano, nota anche come microscopia ottica tradizionale, è limitata dal limite di diffrazione, rendendo difficile l'immagine chiara in aree inferiori alla lunghezza d'onda della luce; E la microscopia a campo vicino può ottenere immagini chiare.
In secondo luogo, il principio è diverso. La microscopia a campo lontano utilizza la riflessione e la rifrazione della luce e può essere ottenuta combinando le lenti; Nel campo vicino sono necessarie sonde per ottenere l'acquisizione di segnali ottici attraverso l'accoppiamento e la conversione di campi evanescenti e di trasmissione.
Inoltre, la complessità e il costo degli strumenti, ecc.
