近場光學(xué)顯微鏡 原理及應(yīng)用

        近場光學(xué)顯微鏡（英文名稱：SNOM）基于無輻射場探測成像原理，可突破普通光學(xué)顯微鏡的衍射極限。它在距離樣品表面幾納米的近場范圍內(nèi)使用亞波長尺度探針。掃描成像技術(shù)是在近場觀察范圍內(nèi)對樣品進(jìn)行掃描，同時獲得分辨率高于衍射極限的形貌和光學(xué)圖像的顯微鏡。
        近場光學(xué)顯微鏡適用于具有超高光學(xué)分辨率的納米級光學(xué)成像和納米級光譜研究。傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率受光學(xué)衍射極限的影響，分辨率不超過這個波長尺度范圍。與傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡不同，近場光學(xué)顯微鏡使用亞波長尺度探頭來實現(xiàn)更小的分辨率。
        近場光學(xué)顯微鏡原理：
        使用由熔拉或蝕刻光纖波導(dǎo)制成的探頭，其表面涂有金屬膜，在末端形成一個近場，光學(xué)孔徑為15nm至100nm的光學(xué)探頭，以及壓電陶瓷（壓電陶瓷）可用于精 確位移和掃描檢測，原子力顯微鏡（AFM）提供精 確的高反饋控制，這使得近場光學(xué)探頭非常精   確（垂直和水平方向的空間分辨率）到樣品表面可分別達(dá)到0.1nm和1nm左右）控制待測樣品表面1nm至100nm的高度，進(jìn)行三維空間反饋可控近場掃描（掃描），以及光纖探頭具有納米光學(xué)孔徑可用于接收或傳輸光學(xué)信息，從而獲得真實空間三維近場光學(xué)圖像，因為與樣品表面的距離為遠(yuǎn)小于一般光的波長，被測信息屬于近場光學(xué)的信息，在普通遠(yuǎn)場光學(xué)中沒有衍射極限的光學(xué)分辨率極限。
        近場光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用：
        近場光學(xué)顯微鏡突破了傳統(tǒng)光學(xué)衍射的局限。它可以直接用光來觀察納米材料，分析納米組件的微觀結(jié)構(gòu)和缺陷。近年來，它已被用于半導(dǎo)體礦山的分析。在無線電元素上。由于其高分辨率，可用于高密度數(shù)據(jù)訪問。目前，該技術(shù)已成功生產(chǎn)出超過100GB的超分辨率近場光盤。此外應(yīng)用于生物分子和蛋白質(zhì)的熒光近場顯微分析。
        近場光學(xué)顯微鏡的原理和結(jié)構(gòu)：
        使用一般光學(xué)顯微鏡進(jìn)行遠(yuǎn)場觀察時，由于光波的衍射極限，其分辨率只有幾百納米左右。但如果在近場觀察，則可以避免衍射和干涉的產(chǎn)生，可以克服衍射極限，分辨率可以提高到幾十納米左右。在近場光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)中，采用末端后部直徑為幾十納米的錐形光纖作為探頭。將探頭與被測物體的距離精 確控制在近場觀察范圍內(nèi)，采用可 精 確定位和掃描的壓電陶瓷，利用原子力顯微鏡提供的高反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行三三維近場掃描。光纖探頭接收或發(fā)射光信號以獲得三維近場光學(xué)圖像。