Традиционные методики микроскопии существенно ограничены дифракцией световых волн.
Согласно законам оптики существует ограничение дифракционный предел. Оно определяет максимальный размер объекта, чье изображение можно получить при помощи такой технологии, использующей фотоны с определенной волновой характеристикой.
Для видимого диапазона он составляет около 200 нм, но использование ближнепольной микроскопии (БСОМ) позволяет преодолеть это ограничение, получить разрешающую способность вплоть до 10 нм.
Как работает технология
Эта техника микроскопических исследований основана на пропускании света через несколько субволновых диафрагм. Это отверстия, размер которых существенно меньше длина волны попадающего на него светового потока.
С позиции физики технология базируется на наличии в дальней зоне проявлений взаимодействия световых волн с микрообъектом, который находится в ближнем поле. Причем они расположены на расстояниях значительно меньших длины излучения. Технически такая методика сочетает преимущества классической микроскопии со сканирующей зондовой техникой.
Главным элементом устройства является оптический зонд. Это заточенное оптоволокно, поверхность которого покрыта тонким металлическим слоем по всей длине, свободной от него остается только вершина. Это позволяет получить оптические данные с поверхности изучаемого объекта с разрешением, соответствующим диаметру апертуры.
Это напоминает работу атомного силового микроскопа, но там зонд с игрол буквально “ощупывает” поверхность вещества. Подробнее об этом можно прочитать здесь – https://nanoafm.ru/produktsiya/skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy/132-vysokoproizvoditelnyj-afm-mfm-hpafm
Конструктивные схемы
В практических целях используют несколько схем компоновки БСОМ, особенности которых схематично представлены на рисунке. В их число входят:
- Пространственная локализация лазерного излучения посредством оптоволоконного зонда. Дает возможность получить высокую мощность светового потока в непосредственной близости к субволновому отверстию. С помощью этой схемы можно изучать отраженный от образца свет и прошедший сквозь него. Для повышения чувствительности могут применяться фотоприемники свет на которых фокусируется системой линз либо зеркал.
- Прием света от мощного лазера, направленного на образец при помощи ближнепольного зонда. Дет возможность изучать образцы для которых нужны высокие уровни лазерной накачки, например, для исследования нелинейных свойств локальных областей поверхности объекта.
Различные схемы позволяют проводить исследования в разных сферах науки, например, первая используется для экспериментов с технологией ближнепольной литографии. Проведение таких работ востребовано в производстве полупроводниковых кристаллов. Те же функции, но используя другую технологию, имеет Атомно-силовой микроскоп, такой как этот – https://nanoafm.ru/produktsiya/skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy/135-ambient-afm-mfm
