Il-prinċipju tal-mikroskopija ottika tal-kamp qrib
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) mill-oġġett.
Ibbażat fuq il-prinċipji ta 'sejbien u immaġini ta' oqsma mhux radjattivi, mikroskopji ottiċi qrib il-kamp jistgħu jkissru l-limitu ta 'diffrazzjoni ta' mikroskopji ottiċi ordinarji u jwettqu immaġini ottiċi fuq skala nanoskala u riċerka spettrali b'riżoluzzjoni ottika ultra-għolja.
Il-mikroskopju ottiku tal-kamp qrib jikkonsisti f'sonda, apparat ta 'trażmissjoni tas-sinjali, kontroll tal-iskannjar, ipproċessar tas-sinjali u sistema ta' feedback tas-sinjali. Il-prinċipju tal-ġenerazzjoni u l-iskoperta tal-kamp qrib: Id-dawl inċidentali jiddi fuq oġġett b'ħafna strutturi żgħar u fini fuq il-wiċċ. Dawn l-istrutturi fini, taħt l-azzjoni tal-kamp tad-dawl inċidentali, jipproduċu mewġ rifless inkluż mewġ evanexxenti limitat għall-wiċċ tal-oġġett u mewġ li jippropaga lejn id-distanza. Mewġ evanescent ġej minn strutturi fini fi ħdan oġġetti (oġġetti iżgħar mill-wavelength). Il-mewġ li jippropaga jiġi mill-istrutturi mhux maħduma fl-oġġett (oġġetti akbar mill-wavelength), li ma fihom ebda informazzjoni dwar l-istruttura fina tal-oġġett. Jekk ċentru ta 'tifrix żgħir ħafna jintuża bħala nanodetector (bħal sonda) u jitqiegħed qrib biżżejjed tal-wiċċ tal-oġġett, il-mewġa evanexxenti hija eċċitata, u tikkawża li terġa' temetti d-dawl. Id-dawl iġġenerat minn din l-eċitazzjoni jinkludi wkoll mewġ evanexxenti li ma jinstabx u mewġ ta 'propagazzjoni li jista' jippropaga għal skoperta 'l bogħod, u jlesti l-proċess ta' skoperta ta 'kamp qrib. It-tranżizzjoni bejn il-qasam evanexxenti u l-qasam tal-propagazzjoni hija lineari, u l-qasam tal-propagazzjoni jirrifletti b'mod preċiż il-bidliet fil-kamp moħbi. Jekk jintuża ċentru tat-tifrix biex jiskennja l-wiċċ ta 'oġġett, tista' tinkiseb immaġini bidimensjonali. Skont il-prinċipju tal-inverżjoni reċiproka, l-interazzjoni bejn is-sors tad-dawl tal-irradjazzjoni u n-nanodetector hija skambjata, u l-kampjun jiġi irradjat b'sors nanolight (kamp evanescent). Minħabba l-effett ta 'tifrix ta' l-istruttura multa ta 'l-oġġett meta mqabbel mal-kamp ta' emissjoni, il-mewġ evanexxenti huwa kkonvertit f'mewġa ta 'propagazzjoni li tista' tiġi skoperta mill-bogħod, u r-riżultati huma kompletament identiċi.
Il-mikroskopija ottika tal-kamp qrib hija teknika ta’ immaġini diġitali li tinvolvi l-iskannjar u r-reġistrazzjoni ta’ sonda punt b’punt fuq il-wiċċ ta’ kampjun. Il-Figura 1 hija dijagramma tal-prinċipju tal-immaġini ta 'mikroskopju ottiku ta' kamp qrib. Il-metodu approssimattiv approssimattiv ta 'xyz fil-figura jista' jaġġusta d-distanza bejn is-sonda u l-kampjun bi preċiżjoni ta 'għexieren ta' nanometri; L-iskannjar xy u l-kontroll z jistgħu jikkontrollaw l-iskannjar tas-sonda u r-rispons tad-direzzjoni z bi preċiżjoni ta '1nm. Il-lejżer inċidentali fil-figura jiġi introdott fis-sonda permezz ta 'fibra ottika u jista' jibdel l-istat tal-polarizzazzjoni tad-dawl inċidentali skont ir-rekwiżiti. Meta l-laser inċidenti irradja l-kampjun, id-ditekter jista 'jiġbor separatament is-sinjal tat-trażmissjoni u s-sinjal ta' riflessjoni modulati mill-kampjun, li huma amplifikati minn tubu fotomultiplikatur. Imbagħad, huma direttament konvertiti minn analogu għal diġitali u miġbura minn kompjuter jew imdaħħla fi spettrometru permezz ta 'sistema spettroskopika biex tinkiseb informazzjoni spettrali. Il-kontroll tas-sistema, l-akkwist tad-dejta, il-wiri tal-immaġini, u l-ipproċessar tad-dejta huma kollha kompletati minn kompjuters. Mill-proċess ta 'l-immaġini ta' hawn fuq, wieħed jista 'jara li l-mikroskopija ottika tal-kamp qrib tista' fl-istess ħin tiġbor tliet tipi ta 'informazzjoni, jiġifieri l-morfoloġija tal-wiċċ tal-kampjun, sinjali ottiċi tal-kamp qrib, u sinjali spettrali.
