什么是近場光學顯微鏡？

 

　　20世紀80年代以來，隨著科學技術向小尺度、低維空間的推進和掃描探針顯微鏡的發展，光學領域出現了一種新的跨學科領域——近場光學。近場光學對傳統的光學分辨率極限產生了**性的突破。新型近場光學顯微鏡（NSOM-Near-field Scanning Optical Microscope，簡稱SNOM）的出現，將人們的視野從入射光波長的一半擴大到了波長的十分之幾，即納米尺度。在近場光學顯微鏡中，傳統光學儀器中的透鏡被尖端孔徑遠小于光波長的小型光學探頭所取代。

 

　　早在1928年，Synge就提出用入射光通過孔徑為10nm的小孔照射距離為10nm的樣品，以10nm的步長掃描并收集微區的光信號后，就有可能以獲得超高分辨率。速度。在這個直觀的描述中，Synge已經清楚地預測了現代近場光學顯微鏡的主要特征。

 

　　1970年，Ash和Nicholls應用近場的概念在微波波段（K=3cm）實現了分辨率為K/60的二維成像。1983年，BM蘇黎世研究中心成功地在鍍金屬石英晶體的尖端制造出納米級光學孔。利用隧道電流作為探針與樣品之間距離的反饋，獲得K/20超高光學分辨率圖像。使近場光學受到更廣泛關注的推動力來自AT&T貝爾實驗室。1991年，Betzig等人。采用光纖制作高通量錐形光孔，在側面汽化一層金屬膜，并增加了獨特的剪切力探針-樣品間距調節方式，不僅將傳輸的光子通量提高了幾個數量級，同時提供了穩定可靠的控制方法，已在生物、化學、磁光域、高密度信息存儲設備和量子設備等不同領域的高分辨率光學觀測中觸發近場光學顯微鏡。系列研究。所謂近場光學是相對于遠場光學而言的。傳統的光學理論，如幾何光學、物理光學等，通常只研究遠離光源或遠離物體的光場分布，一般統稱為遠場光學。原始的遠場光學理論上，存在遠場衍射極限，它限制了將遠場光學原理用于顯微鏡和其他光學應用時的*小分辨率尺寸和*小標記尺寸。近場光學研究距光源或物體的波長范圍內的光場分布。在近場光學研究領域，突破了遠場衍射極限，分辨率極限不再受原理限制，可以無限小，從而基于近場光學原理，顯微成像和其他光學應用的分辨率可以提高率。

 

　　基于近場光學技術的光學分辨率可以達到納米量級，突破了傳統光學的分辨率衍射極限。這將為許多科學研究領域，特別是納米技術的發展提供強大的運算、測量方法和方法。儀表系統。目前，基于規避場探測的近場掃描光學顯微鏡和近場光譜儀已應用于物理、生物、化學、材料科學等領域，應用范圍不斷擴大；以及其他基于近場光學的應用，如納米光刻和超高密度近場光存儲、納米光學元件、納米級粒子捕獲與操縱等，也引起了許多人的關注。科學家們。

 

　　除了都叫顯微鏡外，沒有太多相似之處。

 

　　首先最大的區別就是分辨率不同。遠場顯微鏡，即傳統的光學顯微鏡，受到衍射極限的限制。在小于光波長的區域難以清晰成像；而近場顯微鏡可以實現清晰的成像。

 

　　其次，原理不同。遠場顯微鏡利用光反射和折射等，采用透鏡組合；而在近場，則需要探頭利用倏逝場與傳輸場的耦合轉換來實現光信號的采集。

 

　　此外，儀器的復雜性和成本也不盡相同。