أساسيات الفحص المجهري البصري للمجال القريب أساسيات الفحص المجهري البصري للمجال القريب
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
إن الفحص المجهري البصري للمجال القريب، استنادًا إلى مبدأ فحص وتصوير المجال غير الإشعاعي، قادر على اختراق حد الحيود الذي تتعرض له المجاهر الضوئية العادية، مما يسمح بإجراء التصوير البصري النانوي والدراسات الطيفية النانوية في نطاقات فائقة الدقة. دقة بصرية عالية.
يتكون المجهر الضوئي للمجال القريب من مسبار وجهاز نقل الإشارة والتحكم في المسح ومعالجة الإشارات ونظام تغذية الإشارة. مبدأ توليد واكتشاف المجال القريب: تشعيع الضوء الساقط على سطح الجسم مع العديد من الهياكل المجهرية الصغيرة، هذه الهياكل المجهرية في دور مجال الضوء الساقط، تحتوي الموجة المنعكسة الناتجة على موجة مفاجئة محصورة على سطح الجسم وانتشارها موجات إلى المسافة. تأتي الموجات المفاجئة من الهياكل الدقيقة في الجسم (أجسام أصغر من الطول الموجي). تأتي موجة الانتشار من البنية الخشنة للكائن (الأجسام الأكبر من الطول الموجي) والتي لا تحتوي على أي معلومات حول البنية الدقيقة للكائن. إذا تم استخدام مركز تشتت صغير جدًا ككاشف نانوي (على سبيل المثال، مسبار)، يتم وضعه بالقرب من سطح الجسم بما يكفي لإثارة الموجة السريعة، مما يؤدي إلى انبعاث الضوء مرة أخرى. يحتوي الضوء الناتج عن هذا الإثارة أيضًا على موجات سريعة غير قابلة للاكتشاف وموجات منتشرة يمكن نشرها إلى عمليات اكتشاف بعيدة، وتكمل هذه العملية اكتشاف المجال القريب. يكون الانتقال بين الحقل السريع وحقل النشر خطيًا، ويعكس حقل النشر بدقة التغييرات في الحقل المخفي. إذا تم استخدام مركز التشتت للمسح على سطح جسم ما، فيمكن الحصول على صورة ثنائية الأبعاد. وفقا لمبدأ المعاملة بالمثل، يتم تبديل أدوار مصدر الضوء المشع وكاشف النانو مع بعضهما البعض، ويتم تشعيع العينة بمصدر ضوء نانو (المجال المفاجئ)، وبسبب تشتت المجال المشع ومن خلال البنية الدقيقة للجسم، تتحول الموجة المفاجئة إلى موجة منتشرة يمكن اكتشافها على مسافة، والنتيجة هي نفسها تمامًا.
يتكون المجهر الضوئي للمجال القريب من مسح نقطة بنقطة وتسجيل نقطة بنقطة بواسطة مسبار على سطح العينة متبوعًا بالتصوير الرقمي. ويبين الشكل 1 مخطط التصوير للمجهر الضوئي القريب من المجال. في الشكل، يمكن لطريقة التقريب الخشن xyz ضبط المسافة من المسبار إلى العينة بدقة تصل إلى عشرات النانومترات؛ بينما يمكن استخدام المسح xy والتحكم z بدقة 1 نانومتر للتحكم في مسح المسبار ومتابعة ردود الفعل اتجاه z. يتم إدخال الليزر الساقط، الموضح في الشكل، إلى المسبار من خلال ألياف بصرية، ويمكن تغيير حالة استقطاب الضوء الساقط وفقًا للمتطلبات. عندما يشع الليزر الساقط العينة، يمكن للكاشف أن يجمع بشكل منفصل إشارات الإرسال والانعكاس التي يتم تشكيلها بواسطة العينة ويتم تضخيمها بواسطة أنبوب المضاعف الضوئي، ثم مباشرة بواسطة المحول التناظري إلى الرقمي من خلال الحصول على الكمبيوتر أو من خلال نظام التحليل الطيفي إلى المطياف للحصول على المعلومات الطيفية. يتم إكمال التحكم في النظام والحصول على البيانات وعرض الصور ومعالجة البيانات بواسطة الكمبيوتر. من عملية التصوير المذكورة أعلاه، يمكن ملاحظة أن المجهر الضوئي للمجال القريب يمكنه جمع ثلاثة أنواع من المعلومات في وقت واحد، أي الشكل السطحي للعينة والإشارة الضوئية للمجال القريب والإشارة الطيفية.
