מה ההבדל בין מיקרוסקופיה אופטית של שדה קרוב למיקרוסקופיה בשדה רחוק
מהו מיקרוסקופ אופטי בשדה קרוב?
מאז שנות ה-80, עם התקדמות המדע והטכנולוגיה לעבר חלל בקנה מידה קטן ונמוך ממדים, ופיתוח טכנולוגיית מיקרוסקופיה של בדיקה סורקית, צמח תחום בינתחומי חדש - אופטיקה של שדה קרוב בתחום האופטיקה. אופטיקה קרובה לשדה חוללה מהפכה במגבלת הרזולוציה האופטית המסורתית. הופעתו של סוג חדש של מיקרוסקופ אופטי סריקת שדה קרוב (NSOM), הידוע גם בשם SNOM, הרחיבה את שדה הראייה של אנשים ממחצית אורך הגל של אור בולט לכמה עשרות אורכי גל, כלומר ננומטרים. במיקרוסקופיה אופטית של שדה קרוב, העדשה במכשירים אופטיים מסורתיים מוחלפת בבדיקה אופטית קטנה, שפתח קצהו קטן בהרבה מאורך הגל של האור.
כבר בשנת 1928, Synge הציע שניתן להשיג רזולוציה גבוהה במיוחד על ידי הארת אור בולט דרך חור קטן עם צמצם של 10 ננומטר על דגימה עם מרחק של 10 ננומטר, סריקה ואיסוף אותות אור באזור המיקרו בגודל צעד של 10 ננומטר. בתיאור אינטואיטיבי זה, Synge חזה בבירור את המאפיינים העיקריים של מיקרוסקופים אופטיים מודרניים לשדה קרוב.
בשנת 1970, אש וניקולס יישמו את הרעיון של שדה קרוב כדי להשיג הדמיה דו מימדית ברזולוציה של K/60 ברצועת המיקרוגל (K=3cm). בשנת 1983, מרכז המחקר של BM Zurich הכין בהצלחה נקבוביות אופטיות בקנה מידה ננומטרי בקצות גבישי קוורץ מצופים מתכת. באמצעות זרם מנהור כמשוב בין הבדיקה והמדגם, קבל תמונה ברזולוציה אופטית גבוהה במיוחד של K/20. הכוח המניע לאופטיקה של שדה קרוב למשוך תשומת לב רחבה יותר מגיע ממעבדת AT&T Bell. בשנת 1991, בציג ואח'. יצר חורים אופטיים חרוטיים בעלי תפוקה גבוהה באמצעות סיבים אופטיים, הפקיד סרטי מתכת דקים בצד, והשתמש בשיטת בקרת מרווח דגימה ייחודית של כוח גזירה. זה לא רק הגדיל את שטף הפוטונים בכמה סדרי גודל, אלא גם סיפק שיטת בקרה יציבה ואמינה, שהפעילה סדרה של מחקרים על תצפית אופטית ברזולוציה גבוהה בתחומים שונים כגון ביולוגיה, כימיה, תחומים מגנטו-אופטיים, התקני אחסון מידע בצפיפות, והתקנים קוונטיים המשתמשים במיקרוסקופיה אופטית של שדה קרוב. מה שנקרא אופטיקה של שדה קרוב היא יחסית לאופטיקה של שדה רחוק. תיאוריות אופטיות מסורתיות, כגון אופטיקה גיאומטרית ואופטיקה פיזית, חוקרות בדרך כלל רק את התפלגות שדות האור הרחק ממקורות אור או עצמים, המכונה בדרך כלל אופטיקה של שדה רחוק. לאופטיקה של שדה רחוק יש מגבלת עקיפה לשדה רחוק באופן עקרוני, המגבילה את גודל הרזולוציה המינימלית ואת גודל הסימון המינימלי בעת שימוש בעקרונות אופטיקה של שדה רחוק עבור מיקרוסקופיה ויישומים אופטיים אחרים. אופטיקה של שדה קרוב חוקרת את התפלגות שדה האור בטווח אורכי גל ממקור אור או עצם. בתחום חקר אופטיקה של שדה קרוב, גבול עקיפות השדה הרחוק נשבר, ומגבלת הרזולוציה כבר אינה מוגבלת עקרונית ויכולה להיות קטנה לאין שיעור. לכן, בהתבסס על העקרונות של אופטיקה של שדה קרוב, ניתן לשפר את הרזולוציה האופטית של הדמיה מיקרוסקופית ויישומים אופטיים אחרים.
הרזולוציה האופטית המבוססת על טכנולוגיה אופטית של שדה קרוב יכולה להגיע לרמת ננומטר, ולפרוץ את גבול העקיפה של אופטיקה מסורתית. זה יספק תפעול רב עוצמה, שיטות מדידה ומערכות מכשירים עבור תחומי מחקר מדעיים רבים, במיוחד פיתוח הננוטכנולוגיה. כיום, מיקרוסקופים אופטיים סורקים בשדה-קרוב וספקטרומטרים של שדה-קרוב המבוססים על זיהוי שדה נסתר יושמו בתחומים כמו פיזיקה, ביולוגיה, כימיה ומדעי החומרים, והיקף היישום שלהם מתרחב כל הזמן; יישומים אחרים המבוססים על אופטיקה של שדה קרוב, כגון ננוליתוגרפיה ואחסון אופטי בשדה קרוב בצפיפות גבוהה במיוחד, רכיבים ננו-אופטיים, ולכידה ומניפולציה של חלקיקים בקנה מידה ננו, משכו גם את תשומת לבם של עובדים מדעיים רבים.
מלבד היותם נקראים מיקרוסקופים, אין הרבה קווי דמיון.
ראשית, וגם ההבדל הגדול ביותר, הרזולוציה שונה. מיקרוסקופיה שדה רחוק, הידועה גם כמיקרוסקופיה אופטית מסורתית, מוגבלת על ידי מגבלת העקיפה, מה שמקשה על תמונה ברורה באזורים הקטנים מאורך הגל של האור; ומיקרוסקופיה בשדה קרוב יכולה להשיג הדמיה ברורה.
שנית, העיקרון שונה. מיקרוסקופיה בשדה רחוק מנצלת את ההחזר והשבירה של האור, וניתן להשיגה על ידי שילוב עדשות; בשדה הקרוב, יש צורך בבדיקות כדי להשיג רכישת אותות אופטיים באמצעות צימוד והמרה של שדות נעלם ושדות שידור.
כמו כן, המורכבות והעלות של המכשירים וכו',
