Principe de la microscopie optique à image proche
La microscopie optique en champ proche, basée sur les principes de détection et d'imagerie des champs non radiatifs, peut dépasser la limite de diffraction des microscopes optiques ordinaires et effectuer des recherches en imagerie optique et en spectroscopie à l'échelle nanométrique à une résolution optique ultra-élevée.
Un 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 : Lorsque la lumière incidente éclaire un objet comportant de nombreuses structures minuscules et fines à sa surface, les ondes réfléchies générées par ces fines structures sous l'action du champ lumineux incident comprennent des ondes évanescentes confinées à la surface de l'objet et propageant des ondes qui se propagent à distance. Les ondes évanescentes proviennent de structures subtiles dans les objets (objets plus petits que la longueur d'onde). Et les ondes qui se propagent proviennent des structures rugueuses de l'objet (objets plus grands que la longueur d'onde), qui ne contiennent aucune information sur les structures subtiles de l'objet. Si un très petit centre de diffusion est utilisé comme nanodétecteur (comme une sonde) et placé suffisamment près de la surface d’un objet, l’onde évanescente sera excitée, la faisant émettre à nouveau de la lumière. La lumière générée par cette excitation contient également des ondes évanescentes indétectables et des ondes se propageant qui peuvent être détectées à distance, complétant ainsi le processus de détection en champ proche. La conversion entre le champ évanescent et le champ de propagation est linéaire et le champ de propagation reflète avec précision les changements dans le champ évanescent. Si un centre de diffusion est balayé sur la surface d'un objet, une image bidimensionnelle peut être obtenue. Selon le principe de réciprocité, l'interaction entre la source lumineuse d'éclairage et le nanodétecteur est inversée. Une nano source de lumière (champ évanescent) est utilisée pour éclairer l’échantillon. En raison de l'effet de diffusion de la structure fine de l'objet sur le champ d'éclairage, l'onde évanescente est convertie en une onde se propageant qui peut être détectée à distance, et le résultat est complètement le même.
La microscopie optique en champ proche est une technique d'imagerie numérique qui consiste à scanner et enregistrer une sonde point par point sur la surface d'un échantillon. La figure 1 est un schéma de principe d'imagerie d'un microscope optique en champ proche. La méthode d'approximation grossière xyz de la figure peut ajuster la distance entre la sonde et l'échantillon avec une précision de plusieurs dizaines de nanomètres ; Et le balayage xy et le contrôle z peuvent être utilisés pour contrôler le balayage de la sonde et le suivi du retour dans la direction z avec une précision de 1 nm. Le laser incident 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 le signal de transmission modulé et le signal de réflexion de l'échantillon, les amplifier par un tube photomultiplicateur, puis les convertir directement de l'analogique au numérique et les collecter via un ordinateur ou entrer dans le spectromètre. via un système spectroscopique pour obtenir des informations spectrales. Le contrôle du système, l'acquisition de données, l'affichage d'images et le traitement des données sont tous réalisés par des ordinateurs. Le processus d'imagerie ci-dessus montre que la microscopie optique en champ proche peut collecter simultanément trois types d'informations, à savoir la morphologie de surface de l'échantillon, les signaux optiques en champ proche et les signaux spectraux.
