Noções básicas de microscopia óptica de campo próximo Noções básicas de microscopia óptica de campo próximo
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
A microscopia óptica de campo próximo, baseada no princípio de sondagem e imagem de campo sem radiação, é capaz de romper o limite de difração ao qual os microscópios ópticos comuns são submetidos, permitindo que imagens ópticas em nanoescala e estudos espectroscópicos em nanoescala sejam realizados em ultra- alta resolução óptica.
O microscópio óptico de campo próximo consiste em sonda, dispositivo de transmissão de sinal, controle de varredura, processamento de sinal e sistema de feedback de sinal. Princípio de geração e detecção de campo próximo: irradiação de luz incidente para a superfície do objeto com muitas microestruturas minúsculas, essas microestruturas no papel do campo de luz incidente, a onda refletida resultante contém uma onda repentina confinada à superfície do objeto e propagação ondas à distância. Ondas repentinas vêm das estruturas finas do objeto (objetos menores que o comprimento de onda). A onda que se propaga vem da estrutura áspera do objeto (objetos maiores que o comprimento de onda) que não contém nenhuma informação sobre a estrutura fina do objeto. Se um centro de espalhamento muito pequeno for usado como nanodetector (por exemplo, uma sonda), colocado perto o suficiente da superfície do objeto para excitar a onda rápida, fazendo com que ele emita luz novamente. A luz produzida por esta excitação também contém ondas rápidas indetectáveis e ondas de propagação que podem ser propagadas para detecções distantes, e este processo completa a detecção do campo próximo. A transição entre o campo rápido e o campo de propagação é linear, e o campo de propagação reflete com precisão as mudanças no campo oculto. Se um centro de espalhamento for usado para varrer a superfície de um objeto, uma imagem bidimensional poderá ser obtida. De acordo com o princípio da reciprocidade, os papéis da fonte de luz irradiante e do nanodetector são trocados entre si, e a amostra é irradiada com uma fonte de nanoluz (campo abrupto), e devido à dispersão do campo irradiante pela estrutura fina do objeto, a onda abrupta é convertida em uma onda de propagação que pode ser detectada à distância, e o resultado é exatamente o mesmo.
A microscopia óptica de campo próximo consiste na varredura ponto a ponto e no registro ponto a ponto por uma sonda na superfície da amostra seguida de imagem digital. A Figura 1 mostra o esquema de imagem de um microscópio óptico de campo próximo. Na figura, o método de aproximação grosseira xyz pode ajustar a distância da sonda à amostra com uma precisão de dezenas de nanômetros; enquanto a varredura xy e o controle z podem ser usados com uma precisão de 1 nm para controlar a varredura da sonda e o feedback da direção z segue. O laser incidente, mostrado na figura, é introduzido na sonda através de uma fibra óptica, e o estado de polarização da luz incidente pode ser alterado de acordo com os requisitos. Quando o laser incidente irradia a amostra, o detector pode coletar separadamente os sinais de transmissão e reflexão modulados pela amostra e amplificados pelo tubo fotomultiplicador e, em seguida, diretamente pelo conversor analógico-digital através da aquisição do computador ou através do sistema de espectroscopia em o espectrômetro para obter as informações espectrais. O controle do sistema, aquisição de dados, exibição de imagens e processamento de dados são concluídos pelo computador. A partir do processo de imagem acima, pode-se observar que o microscópio óptico de campo próximo pode coletar simultaneamente três tipos de informações, ou seja, a morfologia da superfície da amostra, o sinal óptico de campo próximo e o sinal espectral.
