¿Cuál es la diferencia entre la microscopía óptica de campo cercano y la microscopía de campo lejano?
¿Qué es un microscopio óptico de campo cercano?
Desde la década de 1980, con el avance de la ciencia y la tecnología hacia el espacio de pequeña escala y de bajas dimensiones, y el desarrollo de la tecnología de microscopía de sonda de barrido, ha surgido un nuevo campo interdisciplinario: la óptica de campo cercano en el campo de la óptica. La óptica de campo cercano ha revolucionado el límite de resolución óptica tradicional. La aparición de un nuevo tipo de microscopio óptico de barrido de campo cercano (NSOM), también conocido como SNOM, ha ampliado el campo de visión de las personas desde la mitad de la longitud de onda de la luz incidente a varias decenas de longitudes de onda, es decir, a nanoescala. En la microscopía óptica de campo cercano, la lente de los instrumentos ópticos tradicionales se reemplaza por una pequeña sonda óptica, cuya apertura en la punta es mucho más pequeña que la longitud de onda de la luz.
Ya en 1928, Synge propuso que se podía lograr una resolución ultraalta haciendo brillar luz incidente a través de un pequeño orificio con una apertura de 10 nm sobre una muestra a una distancia de 10 nm, escaneando y recolectando señales de luz en la micro región en un tamaño de paso. de 10 nm. En esta descripción intuitiva, Synge ha predicho claramente las características principales de los microscopios ópticos de campo cercano modernos.
En 1970, Ash y Nicholls aplicaron el concepto de campo cercano para lograr imágenes bidimensionales con una resolución de K/60 en la banda de microondas (K=3cm). En 1983, el Centro de Investigación BM Zurich preparó con éxito poros ópticos a nanoescala en las puntas de cristales de cuarzo recubiertos de metal. Utilizando la corriente de túnel como retroalimentación entre la sonda y la muestra, obtenga una imagen de resolución óptica ultra alta de K/20. La fuerza impulsora para que la óptica de campo cercano atraiga una mayor atención proviene del AT&T Bell Lab. En 1991, Betzig et al. hizo orificios ópticos cónicos de alto rendimiento utilizando fibras ópticas, depositó películas delgadas de metal en el costado y utilizó un método exclusivo de control de espaciado de muestras de sonda de fuerza de corte. Esto no sólo aumentó el flujo de fotones en varios órdenes de magnitud, sino que también proporcionó un método de control estable y fiable, lo que desencadenó una serie de estudios sobre observación óptica de alta resolución en diferentes campos como la biología, la química, los dominios magnetoópticos y la alta resolución. dispositivos de almacenamiento de información de densidad y dispositivos cuánticos que utilizan microscopía óptica de campo cercano. La llamada óptica de campo cercano es relativa a la óptica de campo lejano. Las teorías ópticas tradicionales, como la óptica geométrica y la óptica física, normalmente solo estudian la distribución de campos de luz lejos de fuentes u objetos de luz, lo que comúnmente se conoce como óptica de campo lejano. En principio, la óptica de campo lejano tiene un límite de difracción de campo lejano, que limita el tamaño mínimo de resolución y el tamaño mínimo de marcado cuando se utilizan principios de óptica de campo lejano para microscopía y otras aplicaciones ópticas. La óptica de campo cercano estudia la distribución del campo luminoso dentro de un rango de longitud de onda procedente de una fuente u objeto luminoso. En el campo de la investigación de la óptica de campo cercano, el límite de difracción de campo lejano se supera y el límite de resolución ya no está limitado en principio y puede ser infinitamente pequeño. Por lo tanto, basándose en los principios de la óptica de campo cercano, se puede mejorar la resolución óptica de las imágenes microscópicas y otras aplicaciones ópticas.
La resolución óptica basada en la tecnología óptica de campo cercano puede alcanzar el nivel nanométrico, superando el límite de difracción de la óptica tradicional. Esto proporcionará operaciones, métodos de medición y sistemas de instrumentos potentes para muchos campos de la investigación científica, especialmente el desarrollo de la nanotecnología. En la actualidad, los microscopios ópticos de barrido de campo cercano y los espectrómetros de campo cercano basados en la detección de campos ocultos se han aplicado en campos como la física, la biología, la química y la ciencia de materiales, y su alcance de aplicación se está expandiendo constantemente; Otras aplicaciones basadas en la óptica de campo cercano, como la nanolitografía y el almacenamiento óptico de campo cercano de densidad ultraalta, los componentes nanoópticos y la captura y manipulación de partículas a nanoescala, también han atraído la atención de muchos trabajadores científicos.
Además de llamarse microscopios, no hay muchas similitudes.
En primer lugar, y también la mayor diferencia, la resolución es diferente. La microscopía de campo lejano, también conocida como microscopía óptica tradicional, está limitada por el límite de difracción, lo que dificulta la obtención de imágenes con claridad en áreas más pequeñas que la longitud de onda de la luz; Y la microscopía de campo cercano puede lograr imágenes claras.
En segundo lugar, el principio es diferente. La microscopía de campo lejano utiliza la reflexión y refracción de la luz y se puede lograr combinando lentes; En el campo cercano, se necesitan sondas para lograr la adquisición de señales ópticas mediante el acoplamiento y conversión de campos evanescentes y de transmisión.
Además, la complejidad y coste de los instrumentos, etc.
