اصول و کاربردهای میکروسکوپ نوری میدان نزدیک

اصول و کاربردهای میکروسکوپ نوری میدان نزدیک

میکروسکوپ نوری میدان نزدیک (نام انگلیسی: SNOM) بر اساس اصل تشخیص و تصویربرداری میدان غیر تشعشعی است، می تواند از حد پراش میکروسکوپ نوری معمولی، استفاده از کاوشگر مقیاس زیر طول موج در میدان نزدیک عبور کند. برد چند نانومتری از سطح نمونه برای اسکن و فناوری تصویربرداری، در محدوده مشاهده میدان نزدیک، اسکن در نمونه و در عین حال برای به دست آوردن وضوح بالاتر از حد پراش تصویر توپوگرافی و نوری تصاویر میکروسکوپ

میکروسکوپ نوری میدان نزدیک برای تصویربرداری نوری در مقیاس نانو و مطالعات طیف‌سنجی در مقیاس نانو با وضوح نوری فوق‌العاده بالا مناسب است. وضوح میکروسکوپ های نوری معمولی تحت تأثیر حد پراش نوری است و وضوح از آن مقیاس طول موج تجاوز نمی کند. برخلاف میکروسکوپ‌های نوری معمولی، میکروسکوپ‌های نوری میدان نزدیک از کاوشگرهای مقیاس زیرموج برای به دست آوردن وضوح کوچک‌تر استفاده می‌کنند.

اصل میکروسکوپ نوری میدان نزدیک:
استفاده از موجبر فیبر نوری ذوب شده یا خورده ساخته شده از کاوشگر، پوشش داده شده با یک لایه فلزی در خارج، انتهای اندازه قطر 15 نانومتر تا 1{4}}0 نانومتر دیافراگم نوری (دیافراگم نوری) نزدیک را تشکیل داده است. کاوشگر نوری میدانی، و سپس می تواند به عنوان جابجایی دقیق و تشخیص اسکن مواد سرامیکی پیزوالکتریک (سرامیک پیزوالکتریک) با نیروی اتمی میکروسکوپ نیروی اتمی (میکروسکوپ نیروی اتمی، AFM) برای ارائه کنترل بازخورد ارتفاع دقیق، نوری میدان نزدیک استفاده شود. کاوشگر بسیار دقیق خواهد بود (در جهت سطح نمونه رزولوشن فضایی عمودی و افقی می تواند حدود 0.1 نانومتر و 1 نانومتر باشد) کنترل در سطح نمونه در ارتفاع 1 نانومتر تا 100 نانومتر، کنترل بازخورد فضایی سه بعدی نزدیک به میدانی اسکن (اسکن)، و دارای دیافراگم نانو نوری از پروب فیبر نوری می تواند برای دریافت یا انتقال اطلاعات نوری استفاده شود، در نتیجه فضای واقعی سه بعدی تصویر نوری میدان نزدیک به دست می آید، زیرا فاصله بین آن و سطح نمونه بسیار کوچکتر از طول موج عمومی نور است، اطلاعات اندازه گیری شده همه اطلاعات نوری میدان نزدیک هستند، بدون محدودیت معمول نوری میدان دور معمول از حد وضوح نوری شات احاطه شده.

کاربرد میکروسکوپ نوری میدان نزدیک:
میکروسکوپ نوری میدان نزدیک از حد بای پس نوری سنتی عبور می کند، می تواند مستقیماً از نور برای مشاهده نانومواد، تجزیه و تحلیل ریزساختار و عیوب نانو عناصر استفاده کند و در سال های اخیر برای تجزیه و تحلیل اجزای لیزر نیمه هادی استفاده شده است. به دلیل وضوح بالای آن، می توان از آن برای دسترسی به داده های با چگالی بالا استفاده کرد. در حال حاضر بیش از 100 گیگابایت دیسک نوری میدان نزدیک با وضوح فوق العاده با استفاده از این فناوری با موفقیت تولید شده است. همچنین می توان از آن برای تجزیه و تحلیل میکروسکوپی میدان نزدیک مولکول های زیستی و فلورسانس پروتئین استفاده کرد.

اصل و ساختار میکروسکوپ نوری میدان نزدیک:
به طور کلی، وضوح یک میکروسکوپ نوری هنگام مشاهده در میدان دور به دلیل محدودیت دور موج نور تنها چند صد نانومتر است. با این حال، هنگامی که در میدان نزدیک مشاهده می شود، می توان از سیم پیچ و تداخل جلوگیری کرد و محدودیت سیم پیچ را می توان برای افزایش وضوح به حدود ده ها نانومتر برطرف کرد. در ساختار یک میکروسکوپ نوری میدان نزدیک، از یک فیبر نوری مخروطی با دهانه ده‌ها نانومتر در انتها به عنوان کاوشگر استفاده می‌شود. فاصله بین کاوشگر و جسم مورد اندازه‌گیری دقیقاً در محدوده مشاهده میدان نزدیک کنترل می‌شود، و سرامیک‌های پیزوالکتریکی که می‌توانند دقیقاً در موقعیت‌یابی قرار گیرند و اسکن شوند، برای انجام اسکن سه‌بعدی فضایی میدان نزدیک در ارتباط با سیستم کنترل فیدبک بالا که توسط میکروسکوپ نیروی اتمی ارائه شده است. کاوشگر فیبر نوری سیگنال‌های نوری را دریافت یا ارسال می‌کند تا یک تصویر سه بعدی نوری میدان نزدیک به دست آورد.