Principio de la microscopía óptica de imagen cercana
La microscopía óptica de campo cercano, basada en los principios de detección e imágenes de campos no radiativos, puede superar el límite de difracción de los microscopios ópticos ordinarios y realizar investigaciones de espectroscopía e imágenes ópticas a nanoescala con una resolución óptica ultraalta.
Un 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: cuando la luz incidente brilla sobre un objeto con muchas estructuras pequeñas y finas en su superficie, las ondas reflejadas generadas por estas estructuras finas bajo la acción del campo de luz incidente incluyen ondas evanescentes confinadas a la superficie de el objeto y propagando ondas que se propagan a una distancia. Las ondas evanescentes provienen de estructuras sutiles en los objetos (objetos más pequeños que la longitud de onda). Y las ondas que se propagan provienen de las estructuras rugosas del objeto (objetos más grandes que la longitud de onda), que no contienen ninguna información sobre las estructuras sutiles del objeto. Si se utiliza un centro de dispersión muy pequeño como nanodetector (como una sonda) y se coloca lo suficientemente cerca de la superficie de un objeto, la onda evanescente se excitará y hará que emita luz nuevamente. La luz generada por esta excitación también contiene ondas evanescentes indetectables y ondas que se propagan y que pueden detectarse a distancia, completando el proceso de detección de campo cercano. La conversión entre el campo evanescente y el campo de propagación es lineal y el campo de propagación refleja con precisión los cambios en el campo evanescente. Si se escanea un centro de dispersión en la superficie de un objeto, se puede obtener una imagen bidimensional. Según el principio de reciprocidad, se intercambia la interacción entre la fuente de iluminación y el nanodetector. Se utiliza una nanofuente de luz (campo evanescente) para iluminar la muestra. Debido al efecto de dispersión de la fina estructura del objeto en el campo de iluminación, la onda evanescente se convierte en una onda que se propaga y se puede detectar a distancia, y el resultado es completamente el mismo.
La microscopía óptica de campo cercano es una técnica de imágenes digitales que implica escanear y registrar una sonda punto por punto en la superficie de una muestra. La Figura 1 es un diagrama del principio de obtención de imágenes de un microscopio óptico de campo cercano. El método de aproximación gruesa xyz en la figura puede ajustar la distancia entre la sonda y la muestra con una precisión de decenas de nanómetros; Y el escaneo xy y el control z se pueden utilizar para controlar el escaneo de la sonda y el seguimiento de retroalimentación en la dirección z con una precisión de 1 nm. El láser incidente de 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 los requisitos. Cuando el láser incidente irradia la muestra, el detector puede recolectar por separado la señal de transmisión modulada y la señal de reflexión de la muestra, amplificarlas mediante un tubo fotomultiplicador y luego convertirlas directamente de analógicas a digitales y recolectarlas a través de una computadora o ingresar al espectrómetro. a través de un sistema espectroscópico para obtener información espectral. El control del sistema, la adquisición de datos, la visualización de imágenes y el procesamiento de datos se realizan mediante computadoras. Del proceso de imágenes anterior, se puede ver que la microscopía óptica de campo cercano puede recopilar simultáneamente tres tipos de información, a saber, la morfología de la superficie de la muestra, señales ópticas de campo cercano y señales espectrales.
