Yaqin maydon optik mikroskop va uzoq maydon mikroskopining afzalliklari qayerda?
Yaqin maydon optik mikroskopiyasi nima?
1980-yillardan boshlab ilm-fan va texnologiyaning kichik o'lchamli va kichik o'lchamli bo'shliqlarga rivojlanishi va skanerlash zond mikroskopi texnologiyasining rivojlanishi bilan optika sohasida yangi fanlararo mavzu - yaqin maydon optikasi paydo bo'ldi. Yaqin maydon optikasi an'anaviy optik piksellar sonini inqilob qildi. Yangi turdagi yaqin maydon optik mikroskopining (NSOM — Near-field Scanning Optical Microscope, yoki SNOM) paydo boʻlishi odamlarning koʻrish maydonini tushayotgan yorugʻlik toʻlqin uzunligining yarmidan toʻlqin uzunligining oʻndan bir qismigacha kengaytirdi, yaʼni nanometr shkalasi. Yaqin atrofdagi optik mikroskopda an'anaviy optik asboblardagi linzalar yorug'lik to'lqin uzunligidan ancha kichikroq teshiklari bo'lgan kichik optik zondlar bilan almashtiriladi.
1928 yilda Synge 10 nm diafragmali kichik teshik orqali tushgan yorug'likni 10 nm masofadagi namunaga nurlantirgandan so'ng, 10 nm qadam o'lchami bilan skanerlash va mikro maydonning optik signalini yig'ish mumkinligini taklif qildi. super yuqori piksellar sonini olish uchun. Ushbu intuitiv tavsifda Synge zamonaviy yaqin optik mikroskopiyaning asosiy xususiyatlarini aniq bashorat qildi.
1970 yilda Ash va Nicholls mikroto'lqinli diapazonda (K=3sm) K/60 o'lchamlari bilan ikki o'lchovli tasvirni amalga oshirish uchun yaqin maydon tushunchasini qo'lladilar. 1983 yilda BM Tsyurix tadqiqot markazi metall bilan qoplangan kvarts kristalining uchida nano o'lchamdagi yorug'lik teshiklarini muvaffaqiyatli ishlab chiqardi. K/20 da ultra yuqori optik aniqlikdagi tasvirlar prob va namuna o'rtasidagi masofa uchun teskari aloqa sifatida tunnel oqimi yordamida olinadi. Yaqin-atrofdagi optikani kengroq e'tiborga olish uchun turtki AT&T Bell Laboratories kompaniyasidan keldi. 1991 yilda Betzig va boshqalar. yuqori yorug'lik oqimiga ega bo'lgan toraytirilgan optik teshikni yaratish uchun optik toladan foydalangan va yon tomonga metall plyonkani yotqizgan, noyob kesish kuchi probi-namuna oralig'ini sozlash usuli bilan birlashtirilgan, bu nafaqat uzatiladigan foton oqimini oshirdi. Shu bilan birga, u barqaror va ishonchli boshqaruv usulini ta'minlaydi, bu biologiya, kimyo, magnit-optik domenlar va yuqori zichlikdagi ma'lumotlarni saqlash qurilmalari kabi turli sohalarda yaqin optik mikroskopiyaning yuqori aniqlikdagi optik kuzatuvini keltirib chiqardi. va kvant qurilmalari. tadqiqotlar seriyasi. Yaqin maydon optikasi deb ataladigan narsa uzoq maydon optikasiga nisbatan. Geometrik optika va fizik optika kabi an'anaviy optik nazariyalar odatda faqat yorug'lik manbalari yoki ob'ektlardan uzoqda joylashgan yorug'lik maydonlarining tarqalishini o'rganadi va odatda uzoq maydon optikasi deb ataladi. Asosan, uzoq maydon optikasida uzoq maydon diffraktsiyasining chegarasi mavjud bo'lib, u mikroskopiya va boshqa optik ilovalar uchun uzoq maydon optikasi printsipidan foydalanganda minimal ruxsat o'lchamini va minimal belgi hajmini cheklaydi. Boshqa tomondan, yaqin maydon optikasi yorug'lik manbasidan yoki ob'ektdan to'lqin uzunligi oralig'ida yorug'lik maydonlarining tarqalishini o'rganadi. Yaqin maydon optikasi tadqiqotlari sohasida uzoq maydonning diffraktsiya chegarasi buziladi va ruxsat chegarasi printsipial jihatdan hech qanday cheklovlarga duch kelmaydi va cheksiz darajada kichik bo'lishi mumkin, shuning uchun mikroskopik tasvirning optik o'lchamlari va boshqa optik ilovalarni yaqin maydon optikasi printsipi asosida yaxshilash mumkin. Baho.
Yaqin atrofdagi optik texnologiyaga asoslangan optik o'lchamlari an'anaviy optikaning ruxsat etilgan diffraktsiya chegarasidan o'tib, nanometr darajasiga yetishi mumkin, bu ko'plab ilmiy tadqiqotlar, ayniqsa nanotexnologiyalar rivojlanishi uchun kuchli operatsiyalar, o'lchash usullari va asboblar tizimlarini ta'minlaydi. Hozirgi vaqtda fizika, biologiya, kimyo va materialshunoslik sohalarida yo'qolgan maydonni aniqlashga asoslangan yaqin-dala skanerlash optik mikroskoplari va yaqin-dala spektrometrlari qo'llanilgan va qo'llash doirasi doimiy ravishda kengayib bormoqda; Nano-litografiya va ultra yuqori zichlikdagi yaqin optik saqlash, nano-optik komponentlar, nano-miqyosdagi zarrachalarni ushlash va manipulyatsiya qilish va boshqalar kabi yaqin maydon optikasiga asoslangan boshqa ilovalar ham e'tiborni tortdi. ko'plab olimlar.
Ularning ikkalasi ham mikroskoplar deb ataladiganidan tashqari, ko'p o'xshashliklar mavjud emas.
Avvalo, eng katta farq - bu o'lchamlari boshqacha. Uzoq maydon mikroskopi, ya'ni an'anaviy optik mikroskop diffraktsiya chegarasi bilan cheklangan. Yorug'lik to'lqin uzunligidan kichikroq hududlarda aniq tasvirni olish qiyin; yaqin mikroskop esa aniq tasvirga erishishi mumkin.
Ikkinchidan, printsip boshqacha. Uzoq maydon mikroskopi yorug'likning aks etishi va sinishi va hokazolardan foydalanadi va linzalarning kombinatsiyasidan foydalanishi mumkin; yaqin maydonda esa zond kerak bo'ladi va yorug'lik moslashuviga erishish uchun yo'qolgan maydon va uzatish maydonini ulash va konvertatsiya qilishdan foydalaniladi. signalni olish.
Bundan tashqari, asbobning murakkabligi, narxi va boshqalar, ikkalasi bir xil emas.
