Ближнепольный оптический микроскоп

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

Ближнепольный оптический микроскоп[править]

Схема работы БОМ
250px Зонд

Ближнепольный оптический миккроскоп (БОМ) или оптический микроскоп отличающийся присутствием в дальней зоне излучения идентифицируемых следов взаимодействия света с микрообъектом, находящимся в ближнем световом поле на расстоянии H намного меньшем длины волны λ <250нм и D (аппертура) также меньше λ <250нм. [1][2]

Основные узлы (БОМ)[править]

См.Схему БОМ:

  • Микрообъектив, работающий в отраженном свете;
  • Микрообъектив, работающий в проходящем свете;
  • Пьезодвижитель для перемещения зонда с аппертурой D < λ и <250нм;
  • Зонд;
  • Лазер;
  • Сканер с возможностью перемещения стола в системах координат:

Х-У-Z, Х, У;

Дифракционный предел в оптике[править]

Основной характеристикой (БОМ) является 3D разрешение, зависящее главным образом от вида наблюдения образца, структуры его поверхности, микрогеометрии зонда. Функция импульсного отклика дифракционно-ограниченной оптической системы описывается распределением Эри. Полуширина же главного максимума распределения соответствует разрешению по Рэлею. При прохождении света через малую диафрагму из-за рассеяния и геометрических ограничений происходит искажение и расширение спектра переносимых пространственных частот, которое также описывается распределением Эри. В результате волновое поле непосредственно за диафрагмой содержит сколь угодно большие пространственные частоты. В реальной ситуации из-за конечной проницаемости металлического экрана (покрытия) минимальный эффективный радиус диафрагмы заостренного оптического металлизированного волокна определяется глубиной проникновения луча света лазера в металл или толщиной скин-слоя. С учетом этого предельное разрешение, например, для зонда с алюминиевым покрытием в видимом диапазоне спектра составляет 13нм, что соответствует лучшим экспериментальным результатам. В данной ситуации нет физических ограничений в области получения зонда. Так в безаппертурных БОМ-ах имеется возможность достичь разрешение в 1нм. [3][4][5]

История создания микроскопа (БОМ)[править]

Ближнепольный оптический микроскоп был изобретен вслед за сканирующим туннельным микроскопом сотрудником лаборатории IBM в Цюрихе Дитером Полем.[6][7]


Создание туннельного микроскопа положило начало целой области исследований — сканирующей зондовой микроскопии.

Однако все методы построения сканирующих микроскопов подразумевали измерение какого либо неоптического параметра поверхности образца. Оптические же микроскопы были ограничены дифракционным пределом.

Если в качестве зонда вместо иглы взять миниатюрную диафрагму с отверстием в несколько нанометров. И в соответствии с законами квантовой механики, видимый свет (с длиной волны несколько сот нанометров) проникает в такое маленькое отверстие, но не далеко, а на расстояние, сопоставимое с размерами отверстия. Если в пределах этого расстояния, в так называемом «ближнем поле», поставить образец, отраженный от него свет даст видимый аналоговый сигнал. Перемещая диафрагму в непосредственной близости от образца, как в туннельном микроскопе, получим поточечное изображение поверхности.

Уникальность ближнепольной оптической микроскопии по сравнению с другими сканирующими методами состоит в том, что изображение строится непосредственно в диапазоне света исследуемого объекта. Однако разрешение многократно превышает разрешение традиционных оптических систем. [8]

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1184676&uri=text1.html
  2. В.Ф. Дряхлушин, В.П. Вейко, Н.Б. Вознесенский, "Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия и ближнепольные оптические зонды: свойства, изготовление и контроль параметров", Квант. электроника, 2007, 37 (2), 193-203.
  3. http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1184676&uri=text1.html
  4. http://web.archive.org/web/20070610001304/http://www.newsland.ru/News/Detail/id/38690/
  5. http://www.quantum-electron.ru/php/paper_rus.phtml?journal_id=qe&paper_id=8955
  6. http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1184676&uri=text1.html
  7. http://www.ntmdt.ru/SPM-Techniques/Basics/2_SFM/2_3_Linear_Oscillations/2_3_4_Small_oscillations/text249.html
  8. http://www.popmech.ru/part/print.php?rubricid=3&articleid=725

yi:מיקראסקאפ