Prinsip mikroskop optik jarak dekat
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) dari benda tersebut.
Berdasarkan prinsip deteksi dan pencitraan bidang non-radiasi, mikroskop optik jarak dekat dapat menembus batas difraksi mikroskop optik biasa dan melakukan pencitraan optik skala nano dan penelitian spektral 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 suatu objek dengan banyak struktur kecil dan halus di permukaannya. Struktur halus ini, di bawah pengaruh medan cahaya datang, menghasilkan gelombang pantulan termasuk gelombang cepat berlalu dr ingatan yang terbatas pada permukaan benda dan merambatkan gelombang ke kejauhan. Gelombang cepat berlalu dr ingatan berasal dari struktur halus di dalam benda (benda yang lebih kecil dari panjang gelombangnya). Gelombang yang merambat berasal dari struktur kasar pada 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 objek, gelombang cepat berlalu dr ingatan akan tereksitasi, menyebabkannya memancarkan cahaya lagi. Cahaya yang dihasilkan oleh eksitasi ini juga mencakup gelombang cepat berlalu dr ingatan yang tidak terdeteksi dan gelombang propagasi yang dapat merambat hingga deteksi jarak jauh, sehingga menyelesaikan proses deteksi medan dekat. Transisi antara bidang cepat berlalu dr ingatan dan bidang propagasi bersifat linier, dan bidang propagasi secara akurat mencerminkan perubahan dalam bidang laten. Jika pusat hamburan digunakan untuk memindai permukaan suatu benda, maka dapat diperoleh gambar dua dimensi. Menurut prinsip saling inversi, interaksi antara sumber cahaya iradiasi dan nanodetektor ditukar, dan sampel diiradiasi dengan sumber cahaya nano (bidang cepat berlalu dr ingatan). Karena efek hamburan struktur halus objek dibandingkan dengan medan emisi, gelombang cepat berlalu dr ingatan diubah menjadi gelombang rambat yang dapat dideteksi dari jarak jauh, dan hasilnya benar-benar identik.
Mikroskop optik medan dekat adalah teknik pencitraan digital yang melibatkan pemindaian dan perekaman probe titik demi titik pada permukaan sampel. Gambar 1 adalah diagram prinsip pencitraan mikroskop optik jarak dekat. Metode perkiraan kasar xyz pada gambar dapat mengatur jarak antara probe dan sampel dengan akurasi puluhan nanometer; Pemindaian xy dan kontrol z dapat mengontrol pemindaian probe dan umpan balik arah z dengan akurasi 1nm. Laser yang datang pada gambar dimasukkan ke dalam probe melalui serat optik dan dapat mengubah keadaan polarisasi cahaya yang datang sesuai dengan 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. Kemudian langsung diubah dari analog ke digital dan dikumpulkan oleh komputer atau dimasukkan ke dalam spektrometer melalui sistem spektroskopi untuk memperoleh informasi spektral. Kontrol sistem, akuisisi data, tampilan gambar, dan pemrosesan data semuanya diselesaikan oleh komputer. Dari proses pencitraan di atas terlihat bahwa mikroskop optik jarak dekat secara bersamaan dapat mengumpulkan tiga jenis informasi, yaitu morfologi permukaan sampel, sinyal optik jarak dekat, dan sinyal spektral.
