مبادئ وتطبيقات الفحص المجهري البصري للمجال القريب
يعتمد المجهر الضوئي للمجال القريب (الاسم الإنجليزي: SNOM) على مبدأ الكشف والتصوير في المجال غير الإشعاعي، ويمكنه اختراق حد الحيود للمجهر الضوئي العادي، واستخدام مسبار مقياس الطول الموجي الفرعي في المجال القريب نطاق بضعة نانومترات من سطح العينة لتقنية المسح والتصوير، في نطاق مراقبة المجال القريب، والمسح في العينة وفي نفس الوقت للحصول على دقة أعلى من حد الحيود للصورة الطبوغرافية والبصرية صور المجهر .
يعد الفحص المجهري البصري للمجال القريب مناسبًا للتصوير البصري النانوي والدراسات الطيفية النانوية بدقة بصرية عالية جدًا. تتأثر دقة المجاهر الضوئية التقليدية بحد الحيود البصري، ولا تتجاوز الدقة مقياس الطول الموجي هذا. على عكس المجاهر الضوئية التقليدية، تستخدم المجاهر الضوئية قريبة المدى مجسات مقياس الطول الموجي الفرعي للحصول على دقة أصغر.
مبدأ المجهر الضوئي للمجال القريب:
إن استخدام الدليل الموجي للألياف الضوئية المندمجة أو المتآكلة المصنوع من المجسات، والمغطى بطبقة معدنية من الخارج، قد شكل نهاية حجم قطر 15 نانومتر إلى 100 نانومتر للفتحة الضوئية (الفتحة البصرية) للفتحة القريبة من- مسبار بصري ميداني، ومن ثم يمكن استخدامه ككشف دقيق عن الإزاحة والمسح للمواد الخزفية الكهرضغطية (السيراميك الكهرضغطي) مع القوة الذرية مجهر القوة الذرية (مجهر القوة الذرية، AFM) لتوفير تحكم دقيق في ردود الفعل على الارتفاع، والمجال البصري القريب سيكون المسبار دقيقًا للغاية (رأسيًا وأفقيًا في اتجاه سطح العينة للدقة المكانية يمكن أن تكون حوالي 0.1 نانومتر و1 نانومتر) للتحكم في سطح العينة على ارتفاع 1 نانومتر إلى 100 نانومتر، والتحكم في ردود الفعل المكانية ثلاثية الأبعاد للقريبة مجال المسح (المسح الضوئي)، ويحتوي على فتحة بصرية نانوية لمسبار الألياف الضوئية يمكن استخدامها لاستقبال أو نقل المعلومات الضوئية، وبالتالي الحصول على مساحة حقيقية من الصورة البصرية ثلاثية الأبعاد للمجال القريب، لأن المسافة بينها وبين سطح العينة أصغر بكثير من الطول الموجي العام للضوء، والمعلومات المقاسة كلها معلومات بصرية قريبة من المجال، دون الحد البصري البصري للمجال البعيد المعتاد لحد الدقة البصرية لللقطة المحيطة.
تطبيق المجهر الضوئي قريب المدى:
يخترق المجهر الضوئي قريب المدى حد الالتفافية البصرية التقليدية، ويمكنه استخدام الضوء مباشرة لمراقبة المواد النانوية، وتحليل البنية المجهرية وعيوب العناصر النانوية، وفي السنوات الأخيرة تم تطبيقه لتحليل مكونات ليزر أشباه الموصلات. ونظرًا لدقتها العالية، يمكن استخدامها للوصول إلى البيانات عالية الكثافة. حاليًا، تم بنجاح إنتاج أكثر من 100 جيجابايت من الأقراص الضوئية فائقة الدقة للمجال القريب باستخدام هذه التقنية. ويمكن استخدامه أيضًا للتحليل المجهري القريب من الجزيئات الحيوية ومضان البروتين.
مبدأ وهيكل المجهر الضوئي قريب المجال:
بشكل عام، دقة المجهر الضوئي لا تتجاوز بضع مئات من النانومترات عند المراقبة في المجال البعيد بسبب محدودية محيط موجة الضوء. ومع ذلك، عند ملاحظتها في المجال القريب، يمكن تجنب اللف والتداخل، ويمكن التغلب على محدودية اللف لزيادة الدقة إلى حوالي عشرات النانومترات. في بنية المجهر الضوئي للمجال القريب، يتم استخدام ألياف ضوئية مدببة ذات فتحة تبلغ عشرات النانومترات في النهاية كمسبار. يتم التحكم بدقة في المسافة بين المسبار والجسم المراد قياسه ضمن نطاق مراقبة المجال القريب، ويتم استخدام السيراميك الكهرضغطي الذي يمكن تحديد موضعه ومسحه ضوئيًا بدقة لإجراء مسح مكاني ثلاثي الأبعاد للمجال القريب بالتزامن مع نظام التحكم عالي التغذية المرتدة الذي يوفره مجهر القوة الذرية. يستقبل مسبار الألياف الضوئية أو ينقل الإشارات الضوئية للحصول على صورة بصرية ثلاثية الأبعاد للمجال القريب.
