المجهر البصري التقليدي والمجهر البصري القريب المجال
المجهر البصري القريب المجال هو ثورة على المجاهر البصرية التقليدية. لا يستخدم العدسات البصرية للتصوير ، ولكنه يستخدم طرف التحقيق للمسح الضوئي فوق سطح العينة للحصول على معلومات حول سطح العينة. تحليل الجوهر المادي لمبادئ التصوير بين المجاهر البصرية التقليدية والمجاهر البصرية القريبة من المجال ، وكذلك أوجه التشابه والاختلاف في هياكل أنظمة المجهر. قدم طريقة التصنيع لتحقيقات الألياف البصرية. كان التركيز على مبادئ اكتشاف المجال القريب ، وتأثيرات النفق البصرية ، وخصائص الحقول غير الإشعاعية.
المجاهر البصرية التقليدية هي أقدم أفراد عائلة المجهر ، مع تاريخ من عدة مئات من السنين. كانت هي الوسيلة الوحيدة لمراقبة الهياكل الصغيرة. تستخدم المجاهر البصرية التقليدية العدسات البصرية بشكل أساسي لتكبير أو كائنات الصورة. بشكل عام ، يمكن للعدسة الواحدة أن تضخّم كائنًا عدة مرات من المرات ، ويمكن أن يؤدي استخدام مجموعة من العدسات إلى تكبيرها إلى ما يقرب من ألف مرة. إن تأثير الحيود للضوء يحد من إمكانية تحسين دقة المجاهر البصرية. هذا هو حد دقة رايلي.
نظرة عامة على المجاهر البصرية التقليدية
تتكون المجاهر البصرية التقليدية من العدسات البصرية. من خلال استخدام مؤشر الانكسار للمادة وانحناء العدسة ، يتم تكبير الكائن المرصود للحصول على معلوماته التفصيلية. ومع ذلك ، لا يمكن زيادة تكبير المجهر البصري بشكل تعسفي ، حيث يقتصر على حد الحيود البصري.
عندما تكون R هي المسافة بين نقطتين ، λ هو الطول الموجي للحزمة ، N هو مؤشر الانكسار للوسيلة ، و θ هو الفتحة الزاوية نصف العدسة التي تجمع وتركز الحزمة على الكاشف. إنه يحدد المسافة التي يمكن من خلالها تمييز نقطتين بدقة ، والتي تحددها معلمات نظام التصوير. تشير عدم المساواة أعلاه إلى أنه من أجل تحسين الدقة (أي تقليل المسافة R) ، لا يوجد سوى ثلاث طرق: (1) اختيار أطوال موجية أقصر (إذا تم اختيار الإشعاع الكهرومغناطيسي للأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية أو الحزم الإلكترونية ، فستكون أكثر فعالية). (2) لتحسين n ، العمل مع مواد ذات مؤشر الانكسار العالي. هذا هو مبدأ المجهر الغامق ، الذي اخترعه Amici في منتصف القرن {3}}. (3) زيادة زاوية فتحة المجهر. تستخدم المجاهر الإلكترونية عوارض الإلكترون بدلاً من عوارض الضوء ، وتحسين الدقة بشكل كبير. تجدر الإشارة إلى أن معيار Rayleigh يعتمد على افتراض موجات نشر. إذا كان من الممكن اكتشاف الحقول غير الإشعاعية ، فمن المتوقع أن تتجنب معيار Rayleigh واختراق حدود حواجز الحيود تمامًا.
مبدأ المجهر البصري القريب المجال
يمكننا أن نفهم عملية التصوير على النحو التالي: عندما يتم عرض الفوتون أو الإلكترون المنبعث من مصدر الضوء على كائن مستهدف ، فإنه ينعكس أو يتم التقاطه أو استلامه بواسطة بعض الكاشف (مثل عيون المراقب أو الكاميرا). نظرًا لحقيقة أن مسار وعدد الجزيئات المنعكسة يرتبط بخصائص الكائن ، فإن عوارض الجسيمات تحمل معلومات حول خصائص الكائن. نسمي الإسقاط على الهدف "صورة". جسديا ، الكائنات والصور مختلفة للغاية: الكائنات عموما ثلاثية الأبعاد ؛ وعادة ما يكون الإسقاط ثنائي الأبعاد للكميات المادية المتعلقة ببنية الكائن ، لأن وسيط التسجيل ثنائي الأبعاد. هذه الكمية المادية عادة ما تكون شدة الضوء ، حيث أن الكشفات حساسة فقط لكثافة الضوء. إذا استبدلنا الكائن نفسه بحقل إضاءة يتعلق بالكائن ، فقد ندرس العلاقة بين حقل الكائن وحقل الصورة ، أي العلاقة بين شدة حقل الكائن وشدته على مستوى الصورة. ومع ذلك ، فإن السؤال الأول الذي يجب الإجابة عليه هو: ما هي العلاقة بين بنية كائن وحقل الضوء الخاص به؟ من حيث المبدأ ، توفر معادلات ماكسويل وسيلة لدراسة هذه المشكلة: تغييرات توزيع تيار الإلكترون أو كثافة الشحن داخل كائن تحت عمل حقل كهرومغناطيسي خارجي ؛ يمكن أن تسبب الشحنات والتيارات المتذبذبة تغييرات في المجال الكهرومغناطيسي ، مما يسمح لها بالانتشار من سطح كائن إلى المساحة الخارجية. وفقًا لمبدأ الاستمرارية ، يبدو من المنطقي أن نستنتج أنه يمكن إعادة بناء توزيع الشحنات والتيارات على سطح الكائن من توزيع المجال المكاني قريبًا جدًا من الكائن. نظرًا لحقيقة أن توزيع الشحنات أو التيارات يتغير فقط على مسافات صغيرة للغاية (أقل عمومًا من الطول الموجي) ، فإننا نفترض أيضًا أن "حقل الفضاء قريب جدًا من الكائن" يتغير فقط في مثل هذه المسافات الصغيرة.
