تفاوت بین میکروسکوپ نوری میدان نزدیک و میکروسکوپ میدان دور چیست؟
میکروسکوپ نوری میدان نزدیک چیست؟
از دهه 1980، با پیشرفت علم و فناوری به سمت فضای کوچک و ابعاد کم، و توسعه فناوری میکروسکوپ کاوشگر روبشی، یک رشته بین رشته ای جدید - اپتیک میدان نزدیک در زمینه اپتیک پدیدار شد. اپتیک میدان نزدیک محدودیت وضوح نوری سنتی را متحول کرده است. ظهور نوع جدیدی از میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک (NSOM) که با نام SNOM نیز شناخته می شود، میدان دید افراد را از نصف طول موج نور فرودی به چندین ده طول موج، یعنی مقیاس نانو، گسترش داده است. در میکروسکوپ نوری میدان نزدیک، عدسی در ابزارهای نوری سنتی با یک کاوشگر نوری کوچک جایگزین میشود که دیافراگم نوک آن بسیار کوچکتر از طول موج نور است.
در اوایل سال 1928، سینگ پیشنهاد کرد که وضوح فوق العاده بالا را می توان با تابش نور فرودی از طریق یک سوراخ کوچک با دیافراگم 10 نانومتر بر روی نمونه ای با فاصله 10 نانومتر، اسکن و جمع آوری سیگنال های نور در ناحیه میکرو در اندازه گام به دست آورد. 10 نانومتری در این توصیف شهودی، سینج به وضوح ویژگیهای اصلی میکروسکوپهای نوری میدان نزدیک مدرن را پیشبینی کرده است.
در سال 1970، Ash و Nicholls مفهوم میدان نزدیک را برای دستیابی به تصویربرداری دو بعدی با وضوح K/60 در باند مایکروویو (K{4}}cm) به کار بردند. در سال 1983، مرکز تحقیقات BM زوریخ با موفقیت منافذ نوری در مقیاس نانو را در نوک کریستالهای کوارتز پوشش داده شده فلزی آماده کرد. با استفاده از جریان تونل زنی به عنوان بازخورد بین پروب و نمونه، تصویری با وضوح نوری فوق العاده بالا K/20 به دست آورید. نیروی محرکه اپتیک میدان نزدیک برای جلب توجه گسترده تر از آزمایشگاه AT&T Bell است. در سال 1991، بتزیگ و همکاران. حفره های نوری مخروطی با کارایی بالا را با استفاده از فیبرهای نوری ایجاد کرد، لایه های نازک فلزی را در کناره ها قرار داد و از روش کنترل فاصله نمونه پروب نیروی برشی منحصر به فرد استفاده کرد. این نه تنها شار فوتون را با چندین مرتبه افزایش داد، بلکه یک روش کنترلی پایدار و قابل اعتماد را نیز ارائه کرد، که باعث شروع یک سری مطالعات روی مشاهدات نوری با وضوح بالا در زمینههای مختلف مانند زیستشناسی، شیمی، حوزههای مغناطیسی نوری، دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات چگالی و دستگاه های کوانتومی با استفاده از میکروسکوپ نوری میدان نزدیک. به اصطلاح اپتیک میدان نزدیک نسبت به اپتیک میدان دور است. تئوریهای نوری سنتی، مانند اپتیک هندسی و اپتیک فیزیکی، معمولاً فقط توزیع میدانهای نوری دور از منابع نور یا اشیاء را مطالعه میکنند که معمولاً به آن اپتیک میدان دور گفته میشود. اپتیک میدان دور اصولاً دارای حد پراش میدان دور است که حداقل اندازه وضوح و حداقل اندازه علامت گذاری را هنگام استفاده از اصول اپتیک میدان دور برای میکروسکوپ و سایر کاربردهای نوری محدود می کند. اپتیک میدان نزدیک توزیع میدان نور را در محدوده طول موجی از منبع نور یا جسم مطالعه می کند. در زمینه تحقیقات اپتیک میدان نزدیک، حد پراش میدان دور شکسته شده است و محدودیت وضوح دیگر در اصل محدود نیست و می تواند بی نهایت کوچک باشد. بنابراین، بر اساس اصول اپتیک میدان نزدیک، وضوح نوری تصویربرداری میکروسکوپی و سایر کاربردهای نوری قابل بهبود است.
وضوح نوری مبتنی بر فناوری نوری میدان نزدیک می تواند به سطح نانومتر برسد و از حد پراش اپتیک سنتی عبور کند. این عملیات، روشهای اندازهگیری و سیستمهای ابزار قدرتمندی را برای بسیاری از زمینههای تحقیقات علمی، بهویژه توسعه فناوری نانو فراهم میکند. در حال حاضر، میکروسکوپهای نوری روبشی میدان نزدیک و طیفسنجهای میدان نزدیک مبتنی بر تشخیص میدان پنهان در زمینههایی مانند فیزیک، زیستشناسی، شیمی و علم مواد به کار گرفته شدهاند و دامنه کاربرد آنها دائماً در حال گسترش است. سایر کاربردهای مبتنی بر اپتیک میدان نزدیک، مانند نانولیتوگرافی و ذخیرهسازی نوری میدان نزدیک با چگالی فوقالعاده بالا، اجزای نانواپتیکی و جذب و دستکاری ذرات در مقیاس نانو، توجه بسیاری از محققان علمی را به خود جلب کردهاند.
علاوه بر اینکه میکروسکوپ نامیده می شود، شباهت های زیادی نیز وجود ندارد.
اولا، و همچنین بزرگترین تفاوت، وضوح متفاوت است. میکروسکوپ میدان دور که به عنوان میکروسکوپ نوری سنتی نیز شناخته میشود، با محدودیت پراش محدود میشود و تصویربرداری واضح در مناطق کوچکتر از طول موج نور را دشوار میکند. و میکروسکوپ میدان نزدیک می تواند به تصویربرداری واضح دست یابد.
ثانیاً اصل متفاوت است. میکروسکوپ میدان دور از انعکاس و شکست نور استفاده می کند و می توان با ترکیب عدسی ها به آن دست یافت. در میدان نزدیک، کاوشگرها برای دستیابی به سیگنالهای نوری از طریق جفت و تبدیل میدانهای محرک و انتقال مورد نیاز هستند.
همچنین پیچیدگی و هزینه ابزار و غیره
