근거리장 광학현미경의 원리
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) 물체에서.
근접장 광학현미경은 비복사장의 검출 및 이미징 원리를 기반으로 일반 광학현미경의 회절 한계를 뛰어넘어 초고광해상도에서 나노 규모의 광학 이미징 및 스펙트럼 연구를 수행할 수 있습니다.
근접장 광학 현미경은 프로브, 신호 전송 장치, 스캐닝 제어, 신호 처리 및 신호 피드백 시스템으로 구성됩니다. 근거리장 생성 및 감지 원리: 입사광은 표면에 작고 미세한 구조가 많은 물체에 비춰집니다. 이러한 미세 구조는 입사광장의 작용에 따라 물체 표면에 국한된 소멸파와 거리를 향해 전파되는 파동을 포함한 반사파를 생성합니다. 소멸파는 물체(파장보다 작은 물체) 내의 미세한 구조에서 발생합니다. 전파파는 물체의 미세한 구조에 대한 정보를 전혀 포함하지 않는 물체(파장보다 큰 물체)의 거친 구조에서 발생합니다. 매우 작은 산란 중심을 나노검출기(예: 프로브)로 사용하여 물체 표면에 충분히 가깝게 배치하면 소멸파가 여기되어 다시 빛을 방출하게 됩니다. 이 여기에서 생성된 빛에는 감지할 수 없는 소멸파와 원거리 감지로 전파되어 근거리 감지 프로세스를 완료할 수 있는 전파도 포함됩니다. 소멸장과 전파장 사이의 전이는 선형이며, 전파장은 잠재장의 변화를 정확하게 반영합니다. 산란중심을 이용하여 물체의 표면을 스캔하면 2차원 영상을 얻을 수 있다. 상호 반전의 원리에 따라 조사 광원과 나노검출기의 상호 작용이 바뀌고 시료에 나노 광원(소멸장)이 조사됩니다. 방출장에 비해 물체의 미세 구조가 산란 효과를 나타내기 때문에 소멸파는 멀리서 감지할 수 있는 전파파로 변환되며 결과는 완전히 동일합니다.
근거리 광학 현미경은 샘플 표면의 한 지점씩 프로브를 스캐닝하고 기록하는 디지털 이미징 기술입니다. 그림 1은 근접장 광학현미경의 영상 원리도이다. 그림에서 xyz의 대략적인 근사 방법은 수십 나노미터의 정확도로 프로브와 샘플 사이의 거리를 조정할 수 있습니다. xy 스캐닝 및 z-제어는 1nm 정확도로 프로브 스캐닝 및 z-방향 피드백을 제어할 수 있습니다. 그림의 입사 레이저는 광섬유를 통해 프로브에 도입되며 요구 사항에 따라 입사광의 편광 상태를 변경할 수 있습니다. 입사된 레이저가 시료에 조사되면 검출기는 시료에 의해 변조된 전송 신호와 반사 신호를 별도로 수집하여 광전자 증배관에서 증폭할 수 있습니다. 그런 다음 아날로그에서 디지털로 직접 변환되어 컴퓨터로 수집되거나 분광 시스템을 통해 분광계에 입력되어 분광 정보를 얻습니다. 시스템 제어, 데이터 수집, 이미지 표시 및 데이터 처리는 모두 컴퓨터에 의해 완료됩니다. 위의 이미징 과정에서 근거리 광학 현미경은 세 가지 유형의 정보, 즉 시료의 표면 형태, 근거리 광학 신호 및 스펙트럼 신호를 동시에 수집할 수 있음을 알 수 있습니다.
