Nguyên lý của kính hiển vi quang học ảnh gần
Kính hiển vi quang học trường gần, dựa trên nguyên tắc phát hiện và chụp ảnh của trường không bức xạ, có thể vượt qua giới hạn nhiễu xạ của kính hiển vi quang học thông thường và thực hiện nghiên cứu quang phổ và hình ảnh quang học có kích thước nano ở độ phân giải quang học cực cao.
Kính hiển vi quang học trường gần bao gồm đầu dò, thiết bị truyền tín hiệu, điều khiển quét, xử lý tín hiệu và hệ thống phản hồi tín hiệu. Nguyên lý phát hiện và phát hiện trường gần: Khi ánh sáng tới chiếu vào một vật thể có nhiều cấu trúc nhỏ và mịn trên bề mặt thì sóng phản xạ do các cấu trúc mịn này tạo ra dưới tác dụng của trường ánh sáng tới bao gồm cả sóng biến mất giới hạn trên bề mặt vật thể đó. vật và sóng truyền đi xa. Sóng phù du đến từ các cấu trúc tinh tế trong vật thể (vật thể nhỏ hơn bước sóng). Và sóng lan truyền đến từ các cấu trúc thô trong vật thể (vật thể lớn hơn bước sóng), không chứa bất kỳ thông tin nào về cấu trúc tinh tế của vật thể. Nếu một trung tâm tán xạ rất nhỏ được sử dụng làm máy dò nano (chẳng hạn như đầu dò) và đặt đủ gần bề mặt của vật thể, sóng phù du sẽ bị kích thích, khiến nó phát ra ánh sáng trở lại. Ánh sáng được tạo ra bởi sự kích thích này cũng chứa các sóng biến mất không thể phát hiện được và các sóng lan truyền có thể được phát hiện ở khoảng cách xa, hoàn thành quá trình phát hiện trường gần. Sự chuyển đổi giữa trường phù du và trường lan truyền là tuyến tính và trường lan truyền phản ánh chính xác những thay đổi trong trường phù du. Nếu quét tâm tán xạ trên bề mặt của vật thể, có thể thu được hình ảnh hai chiều. Theo nguyên lý tương hỗ, sự tương tác giữa nguồn sáng chiếu sáng và máy dò nano được hoán đổi. Một nguồn sáng nano (trường phù du) được sử dụng để chiếu sáng mẫu. Do hiệu ứng tán xạ của cấu trúc mịn của vật thể lên trường chiếu sáng, sóng biến dạng được chuyển thành sóng lan truyền có thể phát hiện được ở khoảng cách xa và kết quả hoàn toàn giống nhau.
Kính hiển vi quang học trường gần là một kỹ thuật hình ảnh kỹ thuật số bao gồm việc quét và ghi lại từng điểm thăm dò trên bề mặt mẫu. Hình 1 là sơ đồ nguyên lý tạo ảnh của kính hiển vi quang học trường gần. Phương pháp xấp xỉ thô xyz trong hình có thể điều chỉnh khoảng cách giữa đầu dò và mẫu với độ chính xác hàng chục nanomet; Và chức năng quét xy và điều khiển z có thể được sử dụng để điều khiển quá trình quét đầu dò và theo dõi phản hồi theo hướng z với độ chính xác 1nm. Tia laser tới trong hình được đưa vào đầu dò thông qua sợi quang và trạng thái phân cực của ánh sáng tới có thể được thay đổi theo yêu cầu. Khi tia laser tới chiếu xạ mẫu, máy dò có thể thu thập riêng tín hiệu truyền đã điều chế và tín hiệu phản xạ của mẫu, khuếch đại chúng bằng ống nhân quang, sau đó chuyển đổi trực tiếp chúng từ analog sang kỹ thuật số và thu thập chúng qua máy tính hoặc nhập vào máy quang phổ. thông qua hệ thống quang phổ để thu được thông tin quang phổ. Việc điều khiển hệ thống, thu thập dữ liệu, hiển thị hình ảnh và xử lý dữ liệu đều được thực hiện bằng máy tính. Từ quá trình chụp ảnh trên, có thể thấy rằng kính hiển vi quang học trường gần có thể thu thập đồng thời ba loại thông tin, đó là hình thái bề mặt của mẫu, tín hiệu quang học trường gần và tín hiệu quang phổ.
