Conceptos básicos de la microscopía óptica de campo cercano. Conceptos básicos de la microscopía óptica de campo cercano.
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
La microscopía óptica de campo cercano, basada en el principio de sondeo e imágenes de campos sin radiación, es capaz de superar el límite de difracción al que están sujetos los microscopios ópticos ordinarios, lo que permite realizar imágenes ópticas a nanoescala y estudios espectroscópicos a nanoescala a niveles ultra- Alta resolución óptica.
El microscopio óptico de campo cercano consta de una sonda, un dispositivo de transmisión de señales, un control de escaneo, un procesamiento de señales y un sistema de retroalimentación de señales. Principio de generación y detección de campo cercano: irradiación de luz incidente a la superficie del objeto con muchas microestructuras pequeñas, estas microestructuras en el papel del campo de luz incidente, la onda reflejada resultante contiene una onda repentina confinada a la superficie del objeto y su propagación. ondas a la distancia. Las ondas repentinas provienen de las estructuras finas del objeto (objetos más pequeños que la longitud de onda). La onda que se propaga proviene de la estructura aproximada del objeto (objetos más grandes que la longitud de onda) que no contiene ninguna información sobre la estructura fina del objeto. Si se utiliza un centro de dispersión muy pequeño como nanodetector (por ejemplo, una sonda), se coloca lo suficientemente cerca de la superficie del objeto para excitar la onda rápida, lo que hace que emita luz nuevamente. La luz producida por esta excitación también contiene ondas rápidas indetectables y ondas de propagación que pueden propagarse a detecciones distantes, y este proceso completa la detección del campo cercano. La transición entre el campo rápido y el campo de propagación es lineal y el campo de propagación refleja con precisión los cambios en el campo oculto. Si se utiliza un centro de dispersión para escanear la superficie de un objeto, se puede obtener una imagen bidimensional. Según el principio de reciprocidad, las funciones de la fuente de luz irradiante y el nanodetector se intercambian entre sí, y la muestra se irradia con una fuente de nanoluz (campo abrupto) y debido a la dispersión del campo irradiante. debido a la fina estructura del objeto, la onda abrupta se convierte en una onda que se propaga y que puede detectarse a distancia, y el resultado es exactamente el mismo.
La microscopía óptica de campo cercano consiste en un escaneo punto por punto y un registro punto por punto mediante una sonda en la superficie de la muestra seguido de imágenes digitales. La Figura 1 muestra el esquema de imágenes de un microscopio óptico de campo cercano. En la figura, el método de aproximación gruesa xyz puede ajustar la distancia desde la sonda a la muestra con una precisión de decenas de nanómetros; mientras que el escaneo xy y el control z se pueden usar con una precisión de 1 nm para controlar el escaneo de la sonda y la retroalimentación de la dirección z. El láser incidente, que se muestra en la figura, se introduce en la sonda a través de una fibra óptica y el estado de polarización de la luz incidente se puede cambiar según las necesidades. Cuando el láser incidente irradia la muestra, el detector puede recolectar por separado las señales de transmisión y reflexión moduladas por la muestra y amplificadas por el tubo fotomultiplicador, y luego directamente por el convertidor analógico a digital a través de la adquisición por computadora o mediante el sistema de espectroscopia en el espectrómetro para obtener la información espectral. La computadora completa el control del sistema, la adquisición de datos, la visualización de imágenes y el procesamiento de datos. Del proceso de obtención de imágenes anterior, se puede ver que el microscopio óptico de campo cercano puede recopilar simultáneamente tres tipos de información, es decir, la morfología de la superficie de la muestra, la señal óptica de campo cercano y la señal espectral.
