Dasar-dasar Mikroskop Optik Medan Dekat Dasar-dasar Mikroskop Optik Medan Dekat
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).
Mikroskop optik medan dekat, berdasarkan prinsip penyelidikan dan pencitraan medan non-radiasi, mampu menembus batas difraksi yang dikenakan pada mikroskop optik biasa, sehingga pencitraan optik skala nano dan studi spektroskopi skala nano dapat dilakukan pada ultra- resolusi optik tinggi.
Mikroskop optik jarak dekat terdiri dari probe, perangkat transmisi sinyal, kontrol pemindaian, pemrosesan sinyal, dan sistem umpan balik sinyal. Prinsip pembangkitan dan deteksi medan dekat: iradiasi cahaya datang ke permukaan benda dengan banyak struktur mikro kecil, struktur mikro ini berperan sebagai medan cahaya datang, gelombang pantulan yang dihasilkan mengandung gelombang tiba-tiba yang terbatas pada permukaan benda dan perambatannya gelombang ke kejauhan. Gelombang tiba-tiba datang dari struktur halus pada benda (benda lebih kecil dari panjang gelombang). Gelombang yang merambat berasal dari struktur kasar benda (benda yang lebih besar dari panjang gelombangnya) yang tidak mengandung informasi apapun tentang struktur halus benda tersebut. Jika pusat hamburan yang sangat kecil digunakan sebagai nanodetektor (misalnya probe), ditempatkan cukup dekat dengan permukaan objek untuk merangsang gelombang cepat, sehingga objek tersebut memancarkan cahaya lagi. Cahaya yang dihasilkan oleh eksitasi ini juga mengandung gelombang cepat yang tidak terdeteksi dan gelombang rambat yang dapat disebarkan ke deteksi jarak jauh, dan proses ini melengkapi deteksi medan dekat. Transisi antara bidang cepat dan bidang propagasi bersifat linier, dan bidang propagasi secara akurat mencerminkan perubahan dalam bidang tersembunyi. Jika pusat hamburan digunakan untuk memindai permukaan suatu benda, gambar dua dimensi dapat diperoleh. Menurut prinsip timbal balik, peran sumber cahaya penyinaran dan detektor nano dialihkan satu sama lain, dan sampel diiradiasi dengan sumber cahaya nano (bidang tiba-tiba), dan karena hamburan bidang penyinaran. dengan struktur halus benda, gelombang tiba-tiba diubah menjadi gelombang rambat yang dapat dideteksi dari jarak jauh, dan hasilnya sama persis.
Mikroskop optik jarak dekat terdiri dari pemindaian titik demi titik dan perekaman titik demi titik dengan probe pada permukaan sampel diikuti dengan pencitraan digital. Gambar 1 menunjukkan skema pencitraan mikroskop optik jarak dekat. Pada gambar, metode pendekatan kasar xyz dapat mengatur jarak dari probe ke sampel dengan akurasi puluhan nanometer; sedangkan pemindaian xy dan kontrol z dapat digunakan dengan akurasi 1 nm untuk mengontrol pemindaian probe dan umpan balik arah z. Laser yang datang, ditunjukkan pada gambar, dimasukkan ke dalam probe melalui serat optik, dan keadaan polarisasi cahaya yang datang dapat diubah sesuai kebutuhan. Ketika laser yang datang menyinari sampel, detektor dapat secara terpisah mengumpulkan sinyal transmisi dan refleksi yang dimodulasi oleh sampel dan diperkuat oleh tabung fotomultiplier, dan kemudian langsung oleh konverter analog-ke-digital melalui akuisisi komputer atau melalui sistem spektroskopi ke dalam sampel. spektrometer untuk mendapatkan informasi spektral. Kontrol sistem, akuisisi data, tampilan gambar, dan pemrosesan data diselesaikan oleh komputer. Dari proses pencitraan di atas terlihat bahwa mikroskop optik jarak dekat dapat mengumpulkan tiga jenis informasi secara bersamaan, yaitu morfologi permukaan sampel, sinyal optik jarak dekat, dan sinyal spektral.
