Qual è la differenza tra microscopio ottico a campo vicino e microscopio a campo lontano
Cos'è la microscopia ottica a campo vicino?
Dagli anni '80, con l'avanzamento della scienza e della tecnologia verso spazi su piccola scala ea bassa dimensione e lo sviluppo della tecnologia della microscopia a sonda a scansione, nel campo dell'ottica è emersa una nuova materia interdisciplinare: l'ottica del campo vicino. L'ottica in campo vicino ha rivoluzionato il tradizionale limite di risoluzione ottica. L'emergere di un nuovo tipo di microscopio ottico a campo vicino (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope, o SNOM) ha ampliato il campo visivo delle persone da metà della lunghezza d'onda della luce incidente a pochi decimi della lunghezza d'onda, cioè il scala nanometrica. Nella microscopia ottica in campo vicino, le lenti negli strumenti ottici convenzionali sono sostituite da minuscole sonde ottiche con aperture sulla punta molto più piccole della lunghezza d'onda della luce.
Già nel 1928, Synge propose che dopo aver irradiato la luce incidente attraverso un piccolo foro con un'apertura di 10 nm a un campione con una distanza di 10 nm, scansionando con una dimensione del passo di 10 nm e raccogliendo il segnale ottico della microarea, è possibile per ottenere una risoluzione super alta. In questa descrizione intuitiva, Synge ha chiaramente previsto le caratteristiche principali della moderna microscopia ottica in campo vicino.
Nel 1970, Ash e Nicholls hanno applicato il concetto di campo vicino per realizzare immagini bidimensionali con una risoluzione di K/60 nella banda delle microonde (K=3cm). Nel 1983, il BM Zurich Research Center ha fabbricato con successo fori di luce su scala nanometrica sulla punta di un cristallo di quarzo rivestito di metallo. Immagini ad altissima risoluzione ottica a K/20 sono ottenute utilizzando la corrente di tunneling come feedback per la distanza tra la sonda e il campione. L'impulso per portare l'ottica del campo vicino a una più ampia attenzione è venuto dagli AT&T Bell Laboratories. Nel 1991 Betzig e coll. ha utilizzato la fibra ottica per realizzare un foro ottico affusolato con un flusso luminoso elevato e ha depositato una pellicola metallica sul lato, accoppiata con un esclusivo metodo di regolazione della spaziatura sonda-campione della forza di taglio, che non solo ha aumentato il flusso di fotoni trasmesso. Allo stesso tempo, fornisce un metodo di controllo stabile e affidabile, che ha attivato un'osservazione ottica ad alta risoluzione della microscopia ottica a campo vicino in diversi campi come biologia, chimica, domini magneto-ottici e dispositivi di archiviazione di informazioni ad alta densità, e dispositivi quantistici. serie di studi. La cosiddetta ottica di campo vicino è relativa all'ottica di campo lontano. Le teorie ottiche tradizionali, come l'ottica geometrica e l'ottica fisica, di solito studiano solo la distribuzione dei campi luminosi lontani da sorgenti luminose o oggetti e sono generalmente indicate come ottiche di campo lontano. In linea di principio, esiste un limite di diffrazione di campo lontano nell'ottica di campo lontano, che limita la dimensione minima della risoluzione e la dimensione minima del segno quando si utilizza il principio dell'ottica di campo lontano per la microscopia e altre applicazioni ottiche. L'ottica del campo vicino, d'altra parte, studia la distribuzione dei campi luminosi all'interno di un intervallo di lunghezze d'onda da una sorgente luminosa o da un oggetto. Nel campo della ricerca sull'ottica in campo vicino, il limite di diffrazione in campo lontano è rotto e il limite di risoluzione non è più soggetto ad alcuna restrizione in linea di principio e può essere infinitamente piccolo, in modo che la risoluzione ottica dell'imaging microscopico e di altre ottiche le applicazioni possono essere migliorate in base al principio dell'ottica a campo vicino. Valutare.
La risoluzione ottica basata sulla tecnologia ottica a campo vicino può raggiungere il livello nanometrico, superando il limite di diffrazione della risoluzione dell'ottica tradizionale, che fornirà potenti operazioni, metodi di misurazione e sistemi di strumenti per molti campi della ricerca scientifica, in particolare lo sviluppo della nanotecnologia. Attualmente, i microscopi ottici a scansione in campo vicino e gli spettrometri in campo vicino basati sul rilevamento del campo evanescente sono stati applicati nei campi della fisica, della biologia, della chimica e della scienza dei materiali e l'ambito di applicazione è in continua espansione; mentre altre applicazioni basate sull'ottica a campo vicino, come la nanolitografia e l'archiviazione ottica a campo vicino ad altissima densità, i componenti nano-ottici, la cattura e la manipolazione di particelle su scala nanometrica, ecc., hanno anche attirato l'attenzione di molti scienziati.
A parte il fatto che si chiamano entrambi microscopi, non ci sono molte somiglianze.
Prima di tutto, la più grande differenza è che la risoluzione è diversa. Il microscopio a campo lontano, cioè il tradizionale microscopio ottico, è limitato dal limite di diffrazione. È difficile ottenere immagini nitide in regioni più piccole della lunghezza d'onda della luce; mentre il microscopio a campo vicino può ottenere immagini nitide.
In secondo luogo, il principio è diverso. Il microscopio a campo lontano utilizza la riflessione e la rifrazione della luce, ecc., e può utilizzare la combinazione di lenti; mentre nel campo vicino è necessaria una sonda e l'accoppiamento e la conversione del campo evanescente e del campo di trasmissione vengono utilizzati per ottenere l'allineamento della luce. acquisizione del segnale.
Inoltre, la complessità dello strumento, il costo, ecc., i due non sono la stessa cosa.
