掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡概述及應(yīng)用

        掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（SNOM-Scanning Near-field Oetical Microscope）是一種基于近場(chǎng)探測(cè)原理發(fā)展起來(lái)的光學(xué)掃描探針顯微鏡（SPM）技術(shù)。其分辨率突破光學(xué)衍射極限，達(dá)到10~。 200. 米在技術(shù)應(yīng)用方面。 SNOM 為單分子檢測(cè)、生物結(jié)構(gòu)、納米微結(jié)構(gòu)研究、半導(dǎo)體外包分析和大多數(shù)子結(jié)構(gòu)研究提供了強(qiáng)大的工具。在物理學(xué)中。它將量子光學(xué)、波導(dǎo)光學(xué)、介觀物理等學(xué)科結(jié)合在一起，從而開(kāi)辟了一個(gè)新的光學(xué)研究領(lǐng)域——近場(chǎng)光學(xué)（Near-fie Mountain OptiCS）。一、SNOM發(fā)展歷程及國(guó)內(nèi)外根據(jù)“阿貝爾"原理，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率受光學(xué)衍射極限的限制，即： ne=== 公式中人工照明光波長(zhǎng)，i和O分別是物空間折射率和半角孔徑。
         20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)向小尺度、低維空間的推進(jìn)和掃描探針顯微鏡的發(fā)展，光學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了一門(mén)新學(xué)科——近場(chǎng)光學(xué)。近場(chǎng)光學(xué)是指在光電探測(cè)器與探測(cè)器與樣品之間的距離小于輻射波長(zhǎng)的情況下的光學(xué)現(xiàn)象；近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡是一種基于近場(chǎng)光學(xué)理論的新型超高空間分辨率光學(xué)儀器。 1984年，近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡雛形“光學(xué)聽(tīng)診器"的發(fā)明，標(biāo)志著光學(xué)顯微鏡衍射極限分辨率的shou次突破。自 1992 年使用單模光纖制作光學(xué)探頭，并利用剪切力來(lái)測(cè)量和控制探頭件端與樣品表面的距離后，近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡開(kāi)始被用作一種方法。觀察和研究亞波長(zhǎng)物體的外觀和外觀。一種具有固有特性的新型光學(xué)儀器。在接下來(lái)的幾年里，它在納米和介觀尺度上的物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和信息等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
        
        近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用：
        由于近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡可以克服傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡分辨率低以及掃描電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡對(duì)生物樣品的損傷等缺點(diǎn)，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其是在生物醫(yī)學(xué)、納米材料和微電子領(lǐng)域.
        掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（SNIM）是SNOM的一個(gè)分支，是SNOM技術(shù)在紅外領(lǐng)域的應(yīng)用。高分辨率用于定位、掃描和近場(chǎng)檢測(cè)的信息、微探針是 SNIM 非常關(guān)鍵的部分。微探針的種類(lèi)很多，大致可以分為小孔探針和無(wú)孔探針兩大類(lèi)，而小孔探針往往是光纖探針。當(dāng)光纖探頭與待測(cè)樣品的距離一定時(shí)，光纖探頭透光孔的大小和針尖的錐角形狀決定了SNIM的分辨率、靈敏度和傳輸效率。但是，制作SNIM和微探針的紅外光纖比較困難。與可見(jiàn)光波段光纖探針的制備相比，一方面，適用于中紅外波段（2.5~25mm）的光纖種類(lèi)太少；另一方面，現(xiàn)有的紅外光纖比較脆，延展性和柔韌性較差。而且化學(xué)性質(zhì)也不理想。為了減少光衰減，制作高質(zhì)量的紅外光纖探頭難度更大。
       
        在微探針研制過(guò)程中，必須考慮兩個(gè)方面：一方面，光學(xué)探針的通光孔徑必須做得盡可能小；獲得高信噪比可能會(huì)很大。對(duì)于光纖探頭，針徑越小，分辨率越高，但透光率會(huì)變小。同時(shí)，要求探頭的jian端越短越好，因?yàn)閖ian端越長(zhǎng)，光通過(guò)小于其波長(zhǎng)的波導(dǎo)越遠(yuǎn)，光衰減越大。因此，制造光纖探頭所追求的目標(biāo)是獲得針頭尺寸小、錐尖短的針尖。