Jaký je rozdíl mezi optickou mikroskopií blízkého pole a mikroskopií vzdáleného pole
Co je to optický mikroskop pro blízké pole?
Od 80. let 20. století s pokrokem vědy a techniky směrem k malému a nízkorozměrnému prostoru a s rozvojem technologie rastrovací sondové mikroskopie se v oblasti optiky objevil nový interdisciplinární obor – optika blízkého pole. Optika blízkého pole způsobila revoluci v tradičním limitu optického rozlišení. Vznik nového typu skenovacího optického mikroskopu v blízkém poli (NSOM), známého také jako SNOM, rozšířil zorné pole lidí z poloviny vlnové délky dopadajícího světla na několik desítek vlnových délek, tedy nanometrů. V optické mikroskopii blízkého pole je čočka v tradičních optických přístrojích nahrazena malou optickou sondou, jejíž hrot je mnohem menší než vlnová délka světla.
Již v roce 1928 společnost Synge navrhla, že ultra vysokého rozlišení lze dosáhnout ozářením dopadajícího světla malým otvorem s aperturou 10nm na vzorek o vzdálenosti 10nm, skenováním a sběrem světelných signálů v mikrooblasti o velikosti kroku. 10nm. V tomto intuitivním popisu Synge jasně předpověděl hlavní rysy moderních optických mikroskopů pro blízké pole.
V roce 1970 Ash a Nicholls aplikovali koncept blízkého pole k dosažení dvourozměrného zobrazování s rozlišením K/60 v mikrovlnném pásmu (K=3}cm). V roce 1983 výzkumné centrum BM Zurich úspěšně připravilo optické póry v nanoměřítku na špičkách křemenných krystalů potažených kovem. Pomocí tunelovacího proudu jako zpětné vazby mezi sondou a vzorkem získáte obraz s ultravysokým optickým rozlišením K/20. Hnací síla pro optiku blízkého pole, která má přitáhnout širší pozornost, pochází z laboratoře AT&T Bell Lab. V roce 1991 Betzig a kol. vyrobili vysoce výkonné kónické optické otvory pomocí optických vláken, nanesli tenké kovové filmy na stranu a použili jedinečnou metodu kontroly rozteče vzorků sondy smykové síly. To nejen zvýšilo tok fotonů o několik řádů, ale také poskytlo stabilní a spolehlivou kontrolní metodu, která spustila řadu studií optického pozorování s vysokým rozlišením v různých oblastech, jako je biologie, chemie, magnetooptické domény, vysokofrekvenční zařízení pro ukládání informací o hustotě a kvantová zařízení využívající optickou mikroskopii blízkého pole. Takzvaná optika blízkého pole je relativní k optice vzdáleného pole. Tradiční optické teorie, jako je geometrická optika a fyzikální optika, typicky studují pouze rozložení světelných polí daleko od světelných zdrojů nebo objektů, běžně označované jako optika vzdáleného pole. Optika vzdáleného pole má v zásadě limit difrakce vzdáleného pole, který omezuje minimální velikost rozlišení a minimální velikost značení při použití principů optiky vzdáleného pole pro mikroskopii a další optické aplikace. Optika blízkého pole studuje rozložení světelného pole v rozsahu vlnových délek od světelného zdroje nebo objektu. V oblasti výzkumu optiky blízkého pole je prolomena mez difrakce vzdáleného pole a mez rozlišení již není v zásadě omezena a může být nekonečně malá. Proto lze na základě principů optiky blízkého pole zlepšit optické rozlišení mikroskopického zobrazování a dalších optických aplikací.
Optické rozlišení založené na technologii blízkého pole může dosáhnout úrovně nanometrů a prolomit difrakční limit tradiční optiky. To poskytne výkonný provoz, metody měření a přístrojové systémy pro mnoho oblastí vědeckého výzkumu, zejména pro vývoj nanotechnologií. V současné době se skenovací optické mikroskopy v blízkém poli a spektrometry blízkého pole založené na detekci skrytého pole uplatňují v oborech, jako je fyzika, biologie, chemie a nauka o materiálech, a rozsah jejich použití se neustále rozšiřuje; Další aplikace založené na optice blízkého pole, jako je nanolitografie a optické ukládání v blízkém poli s ultravysokou hustotou, nanooptické komponenty a zachycování a manipulace s nanočásticemi, také přitáhly pozornost mnoha vědeckých pracovníků.
Kromě toho, že se jim říká mikroskopy, není mnoho podobností.
Za prvé, a také největší rozdíl, rozlišení je jiné. Mikroskopie vzdáleného pole, známá také jako tradiční optická mikroskopie, je omezena difrakčním limitem, což ztěžuje jasné zobrazení v oblastech menších, než je vlnová délka světla; A mikroskopie blízkého pole může dosáhnout jasného zobrazení.
Za druhé, princip je jiný. Mikroskopie vzdáleného pole využívá odraz a lom světla a lze jí dosáhnout kombinací čoček; V blízkém poli jsou potřebné sondy, aby bylo dosaženo získání optických signálů prostřednictvím vazby a konverze evanescentních a přenosových polí.
Také složitost a cena nástrojů atd.
