Le principe de la microscopie optique en champ proche
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) de l’objet.
Basés sur les principes de détection et d'imagerie des champs non radiatifs, les microscopes optiques en champ proche peuvent dépasser la limite de diffraction des microscopes optiques ordinaires et effectuer une imagerie optique et des recherches spectrales à l'échelle nanométrique à une résolution optique ultra-élevée.
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. Le principe de génération et de détection en champ proche : La lumière incidente éclaire un objet présentant de nombreuses petites et fines structures à la surface. Ces fines structures, sous l'action du champ lumineux incident, produisent des ondes réfléchies dont des ondes évanescentes limitées à la surface de l'objet et se propageant vers la distance. Les ondes évanescentes proviennent de fines structures au sein des objets (objets plus petits que la longueur d'onde). 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 la structure fine de l'objet. Si un très petit centre de diffusion est utilisé comme nanodétecteur (comme une sonde) et placé suffisamment près de la surface de l'objet, l'onde évanescente est excitée, la faisant émettre à nouveau de la lumière. La lumière générée par cette excitation comprend également des ondes évanescentes indétectables et des ondes de propagation qui peuvent se propager jusqu'à une détection distante, complétant ainsi le processus de détection en champ proche. La transition entre le champ évanescent et le champ de propagation est linéaire et le champ de propagation reflète avec précision les changements du champ latent. Si un centre de diffusion est utilisé pour scanner la surface d'un objet, une image bidimensionnelle peut être obtenue. Selon le principe d'inversion mutuelle, l'interaction entre la source de lumière d'irradiation et le nanodétecteur est inversée et l'échantillon est irradié avec une source de nanolumière (champ évanescent). En raison de l'effet de diffusion de la structure fine de l'objet par rapport au champ d'émission, l'onde évanescente est convertie en une onde propagée détectable à distance, et les résultats sont totalement identiques.
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 approximative de xyz sur la figure peut ajuster la distance entre la sonde et l'échantillon avec une précision de plusieurs dizaines de nanomètres ; Le balayage xy et le contrôle z peuvent contrôler le balayage de la sonde et le 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 peut modifier l'état de polarisation de la lumière incidente selon les besoins. Lorsque le laser incident irradie l'échantillon, le détecteur peut collecter séparément le signal de transmission et le signal de réflexion modulés par l'échantillon, qui sont amplifiés par un tube photomultiplicateur. Ensuite, ils sont directement convertis de l’analogique en numérique et collectés par un ordinateur ou entrés dans un 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.
