تفاوت بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ میدان دور چیست؟

تفاوت بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ میدان دور چیست؟

میکروسکوپ نوری میدان نزدیک چیست؟

از دهه 1980، با پیشرفت علم و فناوری به فضاهای کوچک و کم ابعاد و توسعه فناوری میکروسکوپ کاوشگر روبشی، موضوع بین رشته ای جدیدی - اپتیک میدان نزدیک - در حوزه اپتیک پدیدار شد. اپتیک میدان نزدیک محدودیت وضوح نوری سنتی را متحول کرده است. ظهور نوع جدیدی از میکروسکوپ نوری میدان نزدیک (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope یا SNOM) میدان دید افراد را از نصف طول موج نور فرودی به چند دهم طول موج افزایش داده است. مقیاس نانومتری در میکروسکوپ نوری میدان نزدیک، عدسی‌ها در ابزارهای نوری معمولی با کاوشگرهای نوری کوچک با دهانه‌های نوک بسیار کوچک‌تر از طول موج نور جایگزین می‌شوند.

در اوایل سال 1928، سینگ پیشنهاد کرد که پس از تابش نور فرودی از طریق یک سوراخ کوچک با دیافراگم 10 نانومتر به نمونه ای با فاصله 10 نانومتر، اسکن با اندازه گام 10 نانومتر و جمع آوری سیگنال نوری ناحیه میکرو، امکان پذیر است. برای به دست آوردن وضوح فوق العاده بالا در این توصیف شهودی، سینج به وضوح ویژگی‌های اصلی میکروسکوپ نوری میدان نزدیک مدرن را پیش‌بینی کرده است.

در سال 1970، Ash و Nicholls مفهوم میدان نزدیک را برای تحقق تصویربرداری دو بعدی با وضوح K/60 در باند مایکروویو (K{3}}cm) به کار بردند. در سال 1983، مرکز تحقیقات BM زوریخ با موفقیت حفره های نوری در مقیاس نانو را بر روی نوک کریستال کوارتز پوشش داده شده با فلز ایجاد کرد. تصاویر با وضوح نوری فوق العاده بالا در K/20 با استفاده از جریان تونل زنی به عنوان بازخورد برای فاصله بین پروب و نمونه به دست می آیند. انگیزه جلب توجه اپتیک میدان نزدیک از آزمایشگاه AT&T Bell بود. در سال 1991، بتزیگ و همکاران. از فیبر نوری برای ایجاد یک حفره نوری مخروطی با شار نور بالا استفاده کرد و یک لایه فلزی در کناره قرار داد، همراه با یک روش منحصر به فرد کاوشگر نیروی برشی تنظیم فاصله نمونه، که نه تنها شار فوتون ارسالی را افزایش داد. در عین حال، یک روش کنترل پایدار و قابل اعتماد را ارائه می دهد که باعث ایجاد یک رصد نوری با وضوح بالا از میکروسکوپ نوری میدان نزدیک در زمینه های مختلف مانند زیست شناسی، شیمی، حوزه های مغناطیسی نوری و دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات با چگالی بالا شده است. و دستگاه های کوانتومی سری مطالعات 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 و عموماً به آنها اپتیک میدان دور گفته می‌شود. در اصل، یک حد پراش میدان دور در اپتیک میدان دور وجود دارد که در هنگام استفاده از اصل اپتیک میدان دور برای میکروسکوپ و سایر کاربردهای نوری، حداقل اندازه وضوح و حداقل اندازه علامت را محدود می‌کند. از سوی دیگر، اپتیک میدان نزدیک، توزیع میدان های 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 تفکیک پذیری اصولاً دیگر مشمول هیچ محدودیتی نیست و می تواند بی نهایت کوچک باشد، به طوری که وضوح نوری تصویربرداری میکروسکوپی و سایر موارد نوری برنامه ها را می توان بر اساس اصل اپتیک میدان نزدیک بهبود بخشید. نرخ.

وضوح نوری مبتنی بر فناوری نوری میدان نزدیک می‌تواند به سطح نانومتر برسد و از حد پراش تفکیک اپتیک سنتی عبور کند که عملیات قدرتمند، روش‌های اندازه‌گیری و سیستم‌های ابزاری را برای بسیاری از زمینه‌های تحقیقات علمی، به ویژه توسعه فناوری نانو فراهم می‌کند. در حال حاضر، میکروسکوپ‌های نوری روبشی میدان نزدیک و طیف‌سنج‌های میدان نزدیک مبتنی بر آشکارسازی میدان فاسد در زمینه‌های فیزیک، زیست‌شناسی، شیمی و علم مواد به کار گرفته شده‌اند و دامنه کاربرد دائماً در حال گسترش است. در حالی که سایر کاربردهای مبتنی بر اپتیک میدان نزدیک مانند لیتوگرافی نانو و ذخیره سازی نوری میدان نزدیک با چگالی فوق العاده بالا، اجزای نانو نوری، جذب و دستکاری ذرات در مقیاس نانو و غیره نیز مورد توجه قرار گرفته است. بسیاری از دانشمندان

جدا از این که به هر دوی آنها میکروسکوپ می گویند، شباهت زیادی با هم ندارند.

اول از همه، بزرگترین تفاوت این است که وضوح متفاوت است. میکروسکوپ میدان دور، یعنی میکروسکوپ نوری سنتی، با حد پراش محدود می شود. تصویربرداری واضح در مناطق کوچکتر از طول موج نور دشوار است. در حالی که میکروسکوپ میدان نزدیک می تواند به تصویربرداری واضح دست یابد.
ثانیاً اصل متفاوت است. میکروسکوپ میدان دور از بازتاب و شکست نور و غیره استفاده می کند و می تواند از ترکیب عدسی ها استفاده کند. در حالی که در میدان نزدیک، یک کاوشگر مورد نیاز است، و از جفت و تبدیل میدان ناپایدار و میدان انتقال برای رسیدن به تراز نور استفاده می شود. دریافت سیگنال
همچنین پیچیدگی ساز، هزینه و ... این دو یکسان نیستند.