近场光学显微镜技术

扫描近场光学显微镜

  扫描近场光学显微镜(SNOM)是一种高分辨率的光学显微镜，通过在样品
上扫描一个小的光点和检测反射(或发射)光形成图像，这是惟一
类似于共焦显微镜，在焦点外扫描。传统显微镜的操作受衍射的影响，限制了显
微镜光学分辨率，只有大约一半的波长被利用。扫描近场显微镜图像的精度由光
圈的尺寸和性能确定，并不是受所用的波长限制。这种扫描近场显微镜比传统的
光学显微镜在空间分辨率上增进了至少一个级别的光度，然而，获得的大约
50nm的分辨率，比扫描隧道显微镜(STM)或原子力显微镜(AFM)都小。

扫描近场显微镜利用的光圈小，直径大约在50～100nm，也就是，小于可见光
波长的一半。典型的光圈，其光学透明尖锐顶端用金属涂层。光不能穿过此光
圈，但一个逐渐消失领域，即光学近场，可以从这儿延伸。光学近场与距离成指
数关系衰减，只有在最尖端处被发觉。

  扫描近场显微镜的分辨率的极限被穿过光圈的光强以加热或拉动一个纤维头
的方式所控制，通常通过加热或控制装配纤维的顶端。一个实际的范围通常在光
圈直径在80～200nm之间会遇到，但理想状态的直径是小于20nm。

  如果光圈接近样品表面，在样品前面产生一光学近场干涉，其导致光从光圈
的相对位置散射。为了防止破坏尖端或样品，在距样品10nm的距离以大约5A
的精度扫描光圈，并且同时检测散射光在反射或传输方式下产生的高分辨率光学
图像。传统的光学显微镜属于远场观察，可达到的分辨率受衍射限制。

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