Prinzipien der Nahfeldmikroskopie
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
Basierend auf den Erkennungs- und Abbildungsprinzipien nichtstrahlender Felder können Nahfeld-Lichtmikroskope die Beugungsgrenze gewöhnlicher Lichtmikroskope durchbrechen und optische Abbildungen und Spektraluntersuchungen im Nanomaßstab mit ultrahoher optischer Auflösung durchführen.
Nahfeldmikroskope bestehen aus Sonden, Signalübertragungsgeräten, Scansteuerung, Signalverarbeitung und Signalrückkopplungssystemen. Prinzip der Nahfelderzeugung und -erkennung: Einfallendes Licht bestrahlt ein Objekt mit vielen winzigen Strukturen auf der Oberfläche. Unter der Einwirkung des einfallenden Lichtfelds umfassen die von diesen Strukturen erzeugten reflektierten Wellen evaneszente Wellen, die auf die Oberfläche des Objekts beschränkt sind und sich weit ausbreiten. sich ausbreitende Wellen. Evaneszente Wellen stammen von winzigen Strukturen in Objekten (Objekte, die kleiner als die Wellenlänge sind). Die sich ausbreitende Welle stammt von der groben Struktur des Objekts (Objekte, die größer als die Wellenlänge sind), die keine Informationen über die Feinstruktur des Objekts enthält. Wenn ein sehr kleines Streuzentrum als Nanodetektor (z. B. eine Sonde) verwendet und nahe genug an der Oberfläche des Objekts platziert wird, wird die evaneszente Welle angeregt und lässt es wieder Licht aussenden. Dieses angeregte Licht enthält auch nicht erkennbare evaneszente Wellen und sich ausbreitende Wellen, die sich zur Erkennung zu entfernten Orten ausbreiten können. Dieser Prozess vervollständigt die Nahfelderkennung. Die Umwandlung zwischen dem evaneszenten Feld und dem sich ausbreitenden Feld ist linear, und das sich ausbreitende Feld spiegelt die Änderungen im evaneszenten Feld genau wider. Wenn ein Streuzentrum zum Scannen der Oberfläche eines Objekts verwendet wird, kann ein zweidimensionales Bild erhalten werden. Nach dem Prinzip der Reziprozität werden die Rollen der Beleuchtungslichtquelle und des Nanodetektors vertauscht, und die Nanolichtquelle (evaneszentes Feld) wird zum Beleuchten der Probe verwendet. Aufgrund des Streueffekts der Feinstruktur des Objekts auf das Beleuchtungsfeld wird die evaneszente Welle in ein Signal umgewandelt, das aus der Ferne erkannt werden kann. Die Ergebnisse der erkannten sich ausbreitenden Wellen sind genau gleich.
