מיקרוסקופיה אופטית לשדה קרוב עקרונות ויישומים
מיקרוסקופיה אופטית של שדה קרוב (שם באנגלית: SNOM) מבוססת על העיקרון של זיהוי והדמיה ללא שדה קרינה, יכולה לפרוץ את גבול העקיפה של המיקרוסקופ האופטי הרגיל, שימוש בבדיקה בקנה מידה תת-גל בשדה הקרוב טווח של כמה ננומטרים משטח הדגימה לטכנולוגיית סריקה והדמיה, בטווח תצפית בשדה הקרוב, סריקה בדגימה ובמקביל לקבלת רזולוציה גבוהה יותר מגבול העקיפה של התמונה הטופוגרפית והאופטי. תמונות של המיקרוסקופ.
מיקרוסקופיה אופטית קרובה לשדה מתאימה להדמיה אופטית בקנה מידה ננו ולמחקרים ספקטרוסקופיים בקנה מידה ננו ברזולוציה אופטית גבוהה במיוחד. הרזולוציה של מיקרוסקופים אופטיים קונבנציונליים מושפעת ממגבלת העקיפה האופטית, והרזולוציה אינה חורגת מסולם אורך גל זה. שלא כמו מיקרוסקופים אופטיים קונבנציונליים, מיקרוסקופים אופטיים בשדה קרוב משתמשים בבדיקות בקנה מידה תת-גל כדי להשיג רזולוציות קטנות יותר.
עיקרון של מיקרוסקופיה אופטית בשדה קרוב:
השימוש במוליך גלים סיבים אופטיים מאוחים או פגומים העשוי בדיקות, המצופה בסרט מתכת מבחוץ, יצר את הקצה של גודל קוטר 15 ננומטר עד 100 ננומטר של הצמצם האופטי (צמצם אופטי) של הצמצם הקרוב ל- בדיקה אופטית שדה, ולאחר מכן יכולה לשמש כזיהוי תזוזה וסריקה מדויקת של חומרים קרמיים פיזואלקטריים (קרמיקה פיזואלקטרית) עם הכוח האטומי מיקרוסקופיה של כוח אטומי (מיקרוסקופיה כוח אטומי, AFM) כדי לספק בקרת משוב מדויקת בגובה, האופטי לשדה הקרוב בדיקה תהיה מדויקת מאוד (אנכית ואופקית בכיוון משטח המדגם של הרזולוציה המרחבית יכולה להיות בערך 0.1nm ו-1nm) שליטה במשטח המדגם בגובה 1nm עד 100nm, בקרת משוב מרחבי תלת מימדי של קרוב- סריקת שדה (סריקה), ובעלת צמצם ננו אופטי של בדיקת הסיבים האופטיים יכולה לשמש כדי לקבל או לשדר מידע אופטי, ובכך להשיג מרחב אמיתי של התמונה האופטית התלת מימדית של שדה קרוב, מכיוון שהמרחק בינה לבין משטח המדגם קטן בהרבה מאורך הגל הכללי של האור, המידע הנמדד הוא כל מידע אופטי של שדה קרוב, ללא הגבול האופטי האופטי הרגיל של השדה הרחוק של גבול הרזולוציה האופטית של הצילום המוקף.
יישום של מיקרוסקופ אופטי לשדה קרוב:
מיקרוסקופ אופטי קרוב לשדה פורץ את גבול המעקף האופטי המסורתי, יכול להשתמש ישירות באור כדי לצפות בננו-חומרים, לנתח את המיקרו-מבנה והפגמים של ננו-אלמנטים, ובשנים האחרונות יושם לניתוח רכיבי לייזר מוליכים למחצה. בגלל הרזולוציה הגבוהה שלו, ניתן להשתמש בו לגישה לנתונים בצפיפות גבוהה. נכון לעכשיו, מעל 100 ג'יגה-בייט של דיסקים אופטיים קרובים לשדה ברזולוציה-על הופקו בהצלחה באמצעות טכנולוגיה זו. זה יכול לשמש גם עבור ניתוח מיקרוסקופי קרוב לשדה של ביומולקולות וקרינת חלבון.
עיקרון ומבנה של מיקרוסקופ אופטי בשדה קרוב:
באופן כללי, הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי היא רק כמה מאות ננומטרים בעת תצפית בשדה הרחוק בשל הגבלת היקף גלי האור. עם זאת, כאשר צופים בשדה הקרוב, ניתן למנוע את הפיתול וההפרעות, וניתן להתגבר על מגבלת הפיתול כדי להגדיל את הרזולוציה לעשרות ננומטרים. במבנה של מיקרוסקופ אופטי קרוב לשדה, סיב אופטי מחודד עם צמצם של עשרות ננומטרים בקצהו משמש כבדיקה. המרחק בין הגשושית לבין האובייקט הנמדד נשלט במדויק בטווח התצפית של השדה הקרוב, והקרמיקה הפיזואלקטרית שניתן למקם ולסרוק במדויק משמשת לביצוע סריקה מרחבית תלת מימדית של שדה קרוב בשילוב עם מערכת בקרת משוב גבוה המסופקת על ידי מיקרוסקופ הכוח האטומי. הגשושית הסיבים האופטיים קולטת או משדרת אותות אופטיים כדי לקבל תמונה אופטית תלת-ממדית של שדה קרוב.
