掃描近場光學(xué)顯微鏡概述及應(yīng)用

        掃描近場光學(xué)顯微鏡（SNOM-Scanning Near-field Oetical Microscope）是一種基于近場探測原理發(fā)展起來的光學(xué)掃描探針顯微鏡（SPM）技術(shù)。其分辨率突破光學(xué)衍射極限，達(dá)到10~。 200. 米在技術(shù)應(yīng)用方面。 SNOM 為單分子檢測、生物結(jié)構(gòu)、納米微結(jié)構(gòu)研究、半導(dǎo)體外包分析和大多數(shù)子結(jié)構(gòu)研究提供了強(qiáng)大的工具。在物理學(xué)中。它將量子光學(xué)、波導(dǎo)光學(xué)、介觀物理等學(xué)科結(jié)合在一起，從而開辟了一個(gè)新的光學(xué)研究領(lǐng)域——近場光學(xué)（Near-fie Mountain OptiCS）。一、SNOM發(fā)展歷程及國內(nèi)外根據(jù)“阿貝爾"原理，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率受光學(xué)衍射極限的限制，即： ne=== 公式中人工照明光波長，i和O分別是物空間折射率和半角孔徑。
         20世紀(jì)80年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)向小尺度、低維空間的推進(jìn)和掃描探針顯微鏡的發(fā)展，光學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了一門新學(xué)科——近場光學(xué)。近場光學(xué)是指在光電探測器與探測器與樣品之間的距離小于輻射波長的情況下的光學(xué)現(xiàn)象；近場光學(xué)顯微鏡是一種基于近場光學(xué)理論的新型超高空間分辨率光學(xué)儀器。 1984年，近場光學(xué)顯微鏡雛形“光學(xué)聽診器"的發(fā)明，標(biāo)志著光學(xué)顯微鏡衍射極限分辨率的shou次突破。自 1992 年使用單模光纖制作光學(xué)探頭，并利用剪切力來測量和控制探頭件端與樣品表面的距離后，近場光學(xué)顯微鏡開始被用作一種方法。觀察和研究亞波長物體的外觀和外觀。一種具有固有特性的新型光學(xué)儀器。在接下來的幾年里，它在納米和介觀尺度上的物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和信息等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
        
        近場光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用：
        由于近場光學(xué)顯微鏡可以克服傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡分辨率低以及掃描電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡對(duì)生物樣品的損傷等缺點(diǎn)，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是在生物醫(yī)學(xué)、納米材料和微電子領(lǐng)域.
        掃描近場光學(xué)顯微鏡（SNIM）是SNOM的一個(gè)分支，是SNOM技術(shù)在紅外領(lǐng)域的應(yīng)用。高分辨率用于定位、掃描和近場檢測的信息、微探針是 SNIM 非常關(guān)鍵的部分。微探針的種類很多，大致可以分為小孔探針和無孔探針兩大類，而小孔探針往往是光纖探針。當(dāng)光纖探頭與待測樣品的距離一定時(shí)，光纖探頭透光孔的大小和針尖的錐角形狀決定了SNIM的分辨率、靈敏度和傳輸效率。但是，制作SNIM和微探針的紅外光纖比較困難。與可見光波段光纖探針的制備相比，一方面，適用于中紅外波段（2.5~25mm）的光纖種類太少；另一方面，現(xiàn)有的紅外光纖比較脆，延展性和柔韌性較差。而且化學(xué)性質(zhì)也不理想。為了減少光衰減，制作高質(zhì)量的紅外光纖探頭難度更大。
       
        在微探針研制過程中，必須考慮兩個(gè)方面：一方面，光學(xué)探針的通光孔徑必須做得盡可能小；獲得高信噪比可能會(huì)很大。對(duì)于光纖探頭，針徑越小，分辨率越高，但透光率會(huì)變小。同時(shí)，要求探頭的jian端越短越好，因?yàn)閖ian端越長，光通過小于其波長的波導(dǎo)越遠(yuǎn)，光衰減越大。因此，制造光纖探頭所追求的目標(biāo)是獲得針頭尺寸小、錐尖短的針尖。