Prinsip mikroskop optik di bidang dekat
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
Berdasarkan prinsip deteksi dan pencitraan bidang non-radiasi, mikroskop optik jarak dekat dapat menembus batas difraksi mikroskop optik biasa dan dapat melakukan pencitraan optik skala nano dan penelitian spektral skala nano pada resolusi optik sangat 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: Cahaya datang menyinari objek dengan banyak struktur kecil di permukaan. Di bawah pengaruh medan cahaya datang, gelombang pantulan yang dihasilkan oleh struktur ini termasuk gelombang cepat berlalu dr ingatan yang terbatas pada permukaan benda dan merambat jauh. menyebarkan gelombang. Gelombang cepat berlalu dr ingatan berasal dari struktur kecil pada benda (benda yang lebih kecil dari panjang gelombangnya). 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 (seperti probe) dan ditempatkan cukup dekat dengan permukaan suatu benda, gelombang cepat berlalu dr ingatan akan tereksitasi dan membuatnya memancarkan cahaya lagi. Cahaya yang tereksitasi ini juga mengandung gelombang cepat berlalu dr ingatan yang tidak dapat dideteksi dan gelombang merambat yang dapat merambat ke lokasi yang jauh untuk dideteksi. Proses ini menyelesaikan deteksi jarak dekat. Konversi antara bidang cepat berlalu dr ingatan dan bidang perambatan bersifat linier, dan bidang perambatan secara akurat mencerminkan perubahan dalam bidang cepat berlalu dr ingatan. Jika pusat hamburan digunakan untuk memindai permukaan suatu benda, maka dapat diperoleh gambar dua dimensi. Menurut prinsip timbal balik, peran sumber cahaya iluminasi dan detektor nano dipertukarkan, dan sumber cahaya nano (bidang cepat berlalu dr ingatan) digunakan untuk menerangi sampel. Karena efek hamburan struktur halus objek pada bidang iluminasi, gelombang cepat berlalu dr ingatan diubah menjadi sinyal yang dapat dideteksi dari jarak jauh. Hasil gelombang rambat yang terdeteksi sama persis.
Mikroskop optik medan dekat menggunakan probe untuk memindai titik demi titik pada permukaan sampel dan mencatatnya titik demi titik sebelum pencitraan digital. Gambar 1 adalah diagram prinsip pencitraan mikroskop optik jarak dekat. Pada gambar, metode perkiraan kasar xyz dapat mengatur jarak antara probe dan sampel dengan akurasi puluhan nanometer; sedangkan pemindaian xy dan kontrol z dapat mengontrol pemindaian probe dan tindak lanjut umpan balik ke arah z dengan akurasi 1nm. Laser insiden pada gambar dimasukkan ke dalam probe melalui serat optik, dan keadaan polarisasi cahaya insiden dapat diubah sesuai kebutuhan. Ketika laser yang datang menyinari sampel, detektor dapat secara terpisah mengumpulkan sinyal transmisi dan sinyal refleksi yang dimodulasi oleh sampel, yang diperkuat oleh tabung fotomultiplier, dan kemudian langsung diubah dari analog ke digital dan kemudian dikumpulkan oleh komputer atau dimasukkan ke dalam spektrometer melalui sistem spektroskopi untuk memperoleh spektrum. informasi. Kontrol sistem, pengumpulan data, tampilan gambar, dan pemrosesan data semuanya diselesaikan oleh komputer. Terlihat dari proses pencitraan di atas bahwa mikroskop optik jarak dekat dapat mengumpulkan tiga jenis informasi sekaligus, yaitu morfologi permukaan sampel, sinyal optik jarak dekat, dan sinyal spektral.
