Notions de base de la microscopie optique en champ proche Notions de base de la microscopie optique en champ proche
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).
La microscopie optique en champ proche, basée sur le principe du sondage et de l'imagerie par champ sans rayonnement, est capable de dépasser la limite de diffraction à laquelle les microscopes optiques ordinaires sont soumis, permettant ainsi de réaliser une imagerie optique à l'échelle nanométrique et des études spectroscopiques à l'échelle nanométrique à des niveaux ultra-fins. haute résolution optique.
Le microscope optique en champ proche se compose d'une sonde, d'un dispositif de transmission de signal, d'un contrôle de balayage, d'un traitement du signal et d'un système de retour de signal. Principe de génération et de détection en champ proche : irradiation lumineuse incidente à la surface de l'objet avec de nombreuses microstructures minuscules, ces microstructures jouant le rôle de champ lumineux incident, l'onde réfléchie résultante contient une onde soudaine confinée à la surface de l'objet et propagation vagues au loin. Les ondes soudaines proviennent des fines structures de l'objet (objets plus petits que la longueur d'onde). L'onde qui se propage provient de la structure grossière de l'objet (objets plus grands que la longueur d'onde) qui ne contient aucune information sur la structure fine de l'objet. Si un très petit centre de diffusion est utilisé comme nanodétecteur (par exemple une sonde), placé suffisamment près de la surface de l'objet pour exciter l'onde rapide, l'amenant à émettre à nouveau de la lumière. La lumière produite par cette excitation contient également des ondes rapides indétectables et des ondes se propageant qui peuvent se propager vers des détections distantes, et ce processus complète la détection du champ proche. La transition entre le champ rapide et le champ de propagation est linéaire et le champ de propagation reflète avec précision les changements dans le champ caché. Si un centre de diffusion est utilisé pour balayer la surface d'un objet, une image bidimensionnelle peut être obtenue. Selon le principe de réciprocité, les rôles de la source de lumière irradiante et du nano-détecteur sont inversés, et l'échantillon est irradié avec une source de nano-lumière (champ abrupt), et en raison de la diffusion du champ irradiant par la structure fine de l'objet, l'onde abrupte est convertie en une onde se propageant qui peut être détectée à distance, et le résultat est exactement le même.
La microscopie optique en champ proche consiste en un balayage point par point et un enregistrement point par point par une sonde sur la surface de l'échantillon suivi d'une imagerie numérique. La figure 1 montre le schéma d'imagerie d'un microscope optique en champ proche. Sur la figure, la méthode d'approximation grossière xyz permet d'ajuster la distance entre la sonde et l'échantillon avec une précision de plusieurs dizaines de nanomètres ; tandis que le balayage xy et le contrôle z peuvent être utilisés avec une précision de 1 nm pour contrôler le balayage de la sonde et le retour de la direction z suit. Le laser incident, représenté sur la figure, est introduit dans la sonde via une fibre optique, et l'état de polarisation de la lumière incidente peut être modifié selon les besoins. Lorsque le laser incident irradie l'échantillon, le détecteur peut collecter séparément les signaux de transmission et de réflexion modulés par l'échantillon et amplifiés par le tube photomultiplicateur, puis directement par le convertisseur analogique-numérique via l'acquisition informatique ou via le système de spectroscopie dans le spectromètre pour obtenir les informations spectrales. Le contrôle du système, l'acquisition des données, l'affichage des images et le traitement des données sont complétés par l'ordinateur. Le processus d'imagerie ci-dessus montre que le microscope optique en champ proche peut collecter simultanément trois types d'informations, à savoir la morphologie de la surface de l'échantillon, le signal optique en champ proche et le signal spectral.
