扫描近场光学显微镜汇总.
- 格式:ppt
- 大小:603.50 KB
- 文档页数:28
近场扫描光学显微术由于衍射极限,光学显微术的基本原理使得其成像的空间分辨率为所使用光的波长及所使用光学系统的物镜和聚光镜的数值孔径所限制。
近场扫描光学显微术(NSOM)——也经常称之为扫描近场显微术(SNOM)是基于这样一种需求而开发的。
其成像具有由光学显微术成像中的各种衬度结构,而空间分辨率高于典型的光学衍射极限。
近场扫描光学显微术被归类一个大类的仪器中,这类仪器被称之为扫描探针显微镜(SPMs)。
所有的SPMs实质上均根据IBM的研究人员Gerd Binning和Heirich Rohrer于1980年前所发明的扫描遂道显微镜(STM)发展起来的。
普通光学成像方法的理论极限(对可见光为200-300纳米)是刺激现代高分辨率扫描探针显微术发展的主要因素,例如STM和原子力显微术(AFM),较早期的透射式电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)。
这类技术和其后开发的技术使分辨率得以很大的提高,甚至可分辨单个原子。
虽然,在近场扫描光学方法发明之前,超高的分辨能力可利用光学显微术中的各种各样的衬度放大装置来实施。
对大多数高分辨技术来说,标本的制备方式限制了它在很多场合下的应用,特别是生物学研究中的动态检测及器皿中试样的检测。
近场扫描光学显微术综合了AFM技术中极高的地形地貌状分辨率特性,很多类型光学显微术中有效的现行分辨率、偏光特性,光谱特性,灵敏度及灵活性等。
物体与光的作用,例如显微标本,其结果会产生近场和远场两种方式。
远场光是透过一个非限制方式的空间进行传播的,作为一种“普通”光在一般的显微术中应用。
而近场(趋于零)光则是由一个非传播场构成。
这个非传播场存在于标本的表面附近,其距离小于光波的波长。
在近场内的光在标本表面几十纳米的范围内携带了更高频率的信息并具有最大的幅度。
因为近场光在一个光波长的距离内是安指数衰减的,通常是趋于不易探测。
事实上,当光由标本表面传播致到远场区间,高频率空间信息已被过滤掉了,在这种情况下即“衍射光的阿贝极限”产生作用了。
近场光学显微镜1.概述新型的近场光学显微镜的出现,使人们的视野拓宽到波长的十分之一以下,即纳米尺度。
在近场光学显微镜中,采用孔径远小于光波长的探针代替光学镜头。
当把这样的亚波长探针放置在距离物体表面一个波长以内,即近场区域时,通过探测束缚在物体表面的非辐射场,可以探测到丰富的亚微米光学信息。
随着扫描探针显微学、微弱光信号探测技术的发展,人们可以制备孔径小于50 nm 的光纤探针,并且精确地在样品表面几十纳米以内稳定、可靠地进行光学信息的扫描成像,即扫描近场光学显微镜,其光学分辨率达到波长的几十分之一。
由于光子具有一些特殊的性质,如没有质量、电中性、波长比较长(与电子相比较)、容易改变偏振特性、可以在空气及许多介电材料中传播等等,近场光学在纳米尺度观察上起到其他扫描隧道显微镜、原子力显微镜所不能取代的作用,引发了近场光学显微镜在纳米尺度光学成像、纳米尺度光学微加工与光刻、超高密度信息存储、以及生物样品的原位与动态观察等一系列研究。
在这个领域中,另一个新的发展是近场光学技术与近场光谱及时间分辨的结合。
人们不但能够分辨单一的分子,并且能得到单一分子发出的荧光光谱及与时间分辨(10 - 15s)相结合的介观体系信息。
同时,也提出了近场条件下分辨率、衬度、偏振及光的传播特性的新的理论问题。
2.近场光学显微镜的原理传统的光学显微镜由光学镜头组成,可以将物体放大至几千倍来观察细节,由于光波的衍射效应,无限提高放大倍数是不可能的,因为会遇到光波衍射极限这一障碍,传统的光学显微镜的分辨率不能超过光波长的一半。
比如,以波长λ=400nm的绿光作为光源,仅能分辨相距为200nm的两个物体。
实际应用中λ>400nm,分辨率要更低些。
这是因为一般的光学观察都在距离物体很远的位置(>>λ)。
近场光学显微镜根据非辐射场的探测和成像原理,能够突破普通光学显微镜所受到的衍射极限,可以在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱研究。
近场光学显微镜的工作原理商业计划书一、概述近场光学显微镜(Near-field Optical Microscope,简称NSOM)是一种重要的纳米尺度显微技术,其工作原理基于近场光学效应。
本商业计划书旨在介绍NSOM的工作原理,以及通过开展相关业务来推动该技术的商业化应用。
二、技术背景近场光学显微镜是一种基于光学原理的显微镜,可以实现纳米尺度的高分辨率成像。
与传统光学显微镜不同,NSOM利用近场光学效应,即光场与样品的极近距离相互作用,从而突破了传统显微镜的分辨率限制。
三、工作原理NSOM的工作原理可以分为两种方式:透射式和反射式。
1. 透射式NSOM透射式NSOM将样品放置在一个透明的探测器尖端下方,通过控制探测器与样品之间的距离,使其处于近场光学作用范围内。
然后,通过探测器尖端的极小孔径,只有几十纳米大小,将光束聚焦到样品表面,使得光场与样品的极近距离相互作用。
最后,通过检测光场的变化,可以获得样品表面的高分辨率图像。
2. 反射式NSOM反射式NSOM则是将样品放置在一个金属薄膜下方,通过探测器尖端的极小孔径,将光束聚焦在样品表面上。
与透射式NSOM不同的是,反射式NSOM通过探测器尖端侧面的金属反射,将样品表面的光场信息传递到探测器上。
通过探测器的移动和扫描,可以获得样品表面的高分辨率图像。
四、商业化应用NSOM作为一种高分辨率成像技术,具有广泛的商业化应用前景。
1. 纳米材料研究NSOM可以用于纳米材料的表征和分析,例如纳米颗粒、纳米线等。
通过NSOM的高分辨率成像,可以观察到纳米材料的形貌、尺寸和表面结构,为纳米材料研究提供重要的实验手段。
2. 生物医学研究NSOM在生物医学领域的应用也具有巨大潜力。
通过NSOM的高分辨率成像,可以观察到生物样品的细胞结构、蛋白质分布等细节信息,为生物医学研究提供宝贵的数据支持。
3. 纳米器件制造NSOM还可以应用于纳米器件的制造过程中。
通过NSOM的高分辨率成像和控制能力,可以实现对纳米器件的精确加工和调控,为纳米器件制造提供重要的工艺技术。