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奥林巴斯显微镜:什么是扫描近场光学显微镜(SNOM)

2013-10-16  发布者:admin 

在衍射极限的光学显微镜的一个基本原则要求的空间分辨率的图像的入射光的波长,并通过聚光镜和物镜系统的数值孔径是有限的。发展近场扫描光学显微镜(NSOM),也经常被称为扫描近场光学显微镜(SNOM),一直需要一种成像技术,实现空间的同时,保留了光学显微镜的方法所带来的各种对比机制驱动超越了经典的光学衍射极限的分辨率。

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扫描近场光学显微镜分类之间更广泛的器乐组统称为扫描探针显微镜(SPMS)。所有的SPM欠他们的存在,扫描隧道显微镜(STM),这是由IBM研究科学家格尔德Binnig和海因里希罗勒的发明,在20世纪80年代初的发展

传统的光学成像的方法(200至300纳米的可见光)的理论分辨率极限是激励最近的更高分辨率的扫描探针技术,如STM和原子力显微镜(AFM的发展的首要因素,以前,透射型电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)。这些和相关的技术已启动,显着提高的分辨率,甚至到了可视化的单个原子的水平。然而,近场扫描光学方法的发展之前,优异的分辨能力所遇到的各种各样的对比度增强机制的光学显微镜可在牺牲。此外,对于大多数高分辨方法极端的试样的制备要求限制了它们的应用在许多领域的研究,特别是在生物调查涉及动态或在体外测量。近场扫描光学显微镜的方法,结合了非常高的地形分辨率具有显着的时间分辨率,偏振特性,光谱能力,灵敏度,和灵活性所固有的许多形式的光学显微镜技术如原子力显微镜。

一个对象,如显微镜标本,结果产生的近场和远场光分量的光的相互作用。远场光通过空间传播在非限制的方式,是用于传统的显微镜中的“正常”的光。近场(或瞬逝)的光由一个非传播的对象的距离小于一个单一波长的光的表面附近存在的字段。在近场光进行更多的高频信息,并有其最大的振幅在全区范围内对样品表面的第一几十纳米。由于近场光,呈指数衰减小于光的波长的距离内,它通常在不知不觉中。实际上,作为光从表面到远场区域向外传播,频率最高的空间信息过滤掉,并征收众所周知的基于衍射的阿贝极限分辨率。通过检测和利用近场光进行衍射之前,的NSOM使整个色域的远场光学对比度更高的空间分辨率的增强机制。除了 ​​非衍射极限的高分辨率光学成像,近场光学技术可应用于化学和结构特性,通过光谱分析在下方100纳米的决议。

最近期的商业近场光学仪器结合的AFM扫描技术与传统光学显微镜的光学检测能力。整体的近场光学设计可以显着不同,这取决于特定的研究项目的要求。其中最常见的配置是把成倒置荧光显微镜的近场光学。根据近场光学显微镜在传统的光学仪器,许多熟悉的光学显微镜的成像模式,结合近场高分辨率能力。在近场光学显微镜的光信息,可以生成地形或从样品中相同的方式作为原子力显微镜的力数据。的两个单独的数据集(光学和地形),然后可以比较,以确定的物理结构之间的相关性和光学对比度。近场光学技术的真正威力,尽可在这个独特的能力,结合地形设置在分辨率远远优于专注光的衍射限制下的相应的光学数据的各种数据。

图1中显示的是围绕一个现代的倒置光学显微镜的近场扫描仪器,其被配置。这样的安排允许方便的近场光学头,将探针与它的定位机构,将被安装于样品载物台的位置,与位于下方的载物台物镜。在图中所示的系统包括一个外部的激光来提供照明,光电倍增管检测器的光信号的集合,以及计算机和电子控制试样和探头的定位和图像采集单元,用于管理。

虽然扫描探针显微镜系列包括浩大的专业化和高度多样化的工具,他们共同经营的动机是就业的本地探头密切的互动与试样。一个典型的SPM局部探头配有纳米尺寸的尖端,其前端与标本之间的相互作用可以被检测和记录,可通过多种机制。SPM的每个不同类型的特定属性,其特征在于本地探头与试样表面的相互作用的性质。

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典型的近场光学成像方法的一种表示在图2中被保持在试样表面的近场中的孔具有直径小于光的波长的照明探针。因为接近或标本和探针(分离小于波长)之间的接触是一个普遍的要求非衍射极限分辨率,所有的SPM绝大多数需要一个反馈系统,精确控制的探针和样品的物理分离。此外,一个xyz的扫描器(通常是压电体)用于控制在试样探针的运动。所示的近场光学配置,以传统的方式,在图2中的位置的远场中的物镜的图像形成的光信号的收集。

根据不同的特定仪器的设计,可以附加的xyz扫描仪在试样或本地探头。如果扫描仪和试样耦合,则试样移动栅格图案下的固定的探针针尖的前端试样相互作用产生的信号以生成图像。成像区域的大小只依赖于扫描仪可以产生的最大位移。一种计算机同时评估探针位置,将得到的反馈系统中的数据,并控制扫描的前端(或样品)的前端和试样表面的分离。作为检测探针和试样之间的相互作用的结果所产生的信息收集和记录由计算机逐点的光栅运动期间。然后,计算机将这些数据转换成两维数据集(线)。

二维数据集收集的近场光学仪器,其后编译,并在计算机显示器上显示为一个三维的重建。用扫描探针显微镜测量的功能的典型的规模范围从原子水平上(小于1纳米)到大于100微米。扫描探针显微镜系列包括基于磁力方式,电力,电化学相互作用,机械相互作用,电容,离子电导,霍尔系数,热性能,光学性能(例如近场光学显微镜)。近场光学图像通常是通过扫描在试样在一个二维的栅格图案的亚波长孔径和收集所发射的辐射的光的远场,点按点生成。

 

以前开发的高解析度的技术,如扫描电子显微镜,透射电子显微镜,扫描隧道显微镜,原子力显微镜,没有可使用的各种各样的光学显微镜可对比机制,并在大多数情况下,不限于仅试样表面的研究。除了从可用的对比度增强技术染色,荧光偏振,相位相反,和微分干涉对比,光学方法具有固有的光谱和时间分辨能力。

高分辨率的电子显微技术所提供的成本实现在较大的局限性上可接受的试样类型和样品制备的要求,其中包括真空兼容性要求,透射电镜超薄切片的制备,一般增加,导电涂层的应用对于非导电试样(STM也有此要求)。对于生物材料,试样的制备要求特别高,完全脱水前一般需要进行切片或涂层。虽然原子力显微镜不受许多这些试样制备的考虑,并且可以被应用到附近的环境条件下在原子水平上研究标本的方法,该方法不容易提供从试样的光谱信息。另外一个限制是,原子力显微镜是不能充分利用广泛的记者染料荧光显微镜。

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近场光学方法是特别有用的纳米技术专家(物理学家,材料科学家,化学家和生物学家)谁需要从他们不同的学科中遇到的材料广泛的超高分辨率空间信息。虽然新的近场仪器技术正在开发的三维图像卷集,近场光学显微镜通常被限制的标本,可以由当地的探头,它是物理上连接到一个宏观的扫描头。

在图3中示出的控制和信息流的一个倒置的光学显微镜为基础的近场光学系统的示意图。激光激发源被耦合到一个光纤探头的标本照明,与探头端部的运动集中的前端装有第二激光通过光学的反馈回路被监视。通过额外的电子设备和系统的计算机控制的探针,平移阶段运动,采集和显示的光学和地形(或其他力)图像的运动。

近场光学显微镜的历史

爱德华·辛格,开始于1928年,发表了一系列的文章,首先概念化的想法,超高分辨率光学显微镜。辛格的建议了一个新的不同的光学显微镜,将绕过的衍射极限,但需要制造一个10纳米的孔径(远小于光的波长)在一个不透明的屏幕。将研磨甲染色和嵌入的试样光学平面,并在接近光圈扫描。在扫描的同时,将密闭的光照射一侧的屏幕和通过孔的孔径的尺寸,可以用来照亮前样品进行衍射。只要试样保持以内的距离小于开口直径的,可产生的图像,其分辨率为10纳米。此外,辛格准确地概括了一些技术上的困难,建设一个近场显微镜将提出。包括在这些分钟孔径的制造,实现了足够强的光源,在纳米尺度的试样定位,并保持试样中的孔靠近的挑战。这项提案,但有远见的和简单的概念,远远超出了技术能力的时间。

辛格的建议的可行性的实验验证必须等待,直到1972年,当EA火山灰和G. Nicholls的显示分辨率近场扫描显微镜工作在微波波段的电磁波谱(图4中示出)的副波长光圈。利用微波炉,用波长为3厘米,通过一个探针形成的孔径为1.5毫米,具有周期性的线要素的金属光栅扫描探头。无论是0.5毫米的光栅线和0.5毫米的间隙很容易解析,证明具有约一60(0.017)期间的成像波长的子波长分辨率。

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辛格的概念扩展到在可见光谱中波长较短呈现显着更大的技术挑战,(孔径制造和定位的),这都没有克服,直到1984年时,IBM公司的苏黎世实验室一个研究组报道的光学测量subdiffraction分辨率级别。在康奈尔大学一个独立的工作组采取略有不同的方法来克服的技术障碍近场成像,在可见光波段,两组的业绩开始发展,导致了目前的近场光学仪器。IBM的研究人员采用的金属涂层的石英晶体探头光圈在尖端制造,并指定技术,扫描近场光学显微镜(SNOM)。康奈集团使用电子束光刻创建孔径小于50纳米硅和金属。IBM的团队能要求最高的光学分辨率(日)25纳米或488纳米的辐射波长的二十分之一,利用试样组成的细金属线光栅。

虽然在可见光波长实现非衍射极限的成像展示了近场孔径扫描方法的技术可行性,但直到1992年以后,近场光学显微镜开始演变为一个科学的有用工具。这种提前实用可主要归因剪切力反馈系统的发展和就业,这两个被改编为近场技术由Eric Betzig工作时的单模光纤作为近场光学显微镜探针AT&T贝尔实验室。

近场光学仪器

的孔扫描近场光学仪器,在近场中的点扩散函数的定量可以评估由高斯分布,其强度值的1 / e的近场光学显微镜探针的尖端处的半径的孔的相同的顺序。主要是瞬逝(平行于试样表面)时的照明源的半径小于三分之一的成像光的波长的光的传播模式。为了实现大于衍射极限(常规光学显微镜的分辨率极限)的光学拆分中,探针针尖必须使这个近场区域内。近场光学显微镜,探针和样品表面之间的分离距离通常为几纳米的量级。源附近的辐射的近场区域内高度准直的,但几个波长的传播距离从检体后,辐射经历显着的衍射,并进入远场制度。

 

有两个根本的差异之间的近场和远场光学显微术(常规)试样被照亮的区域的大小,与辐射源和试样之间的间隔距离。在传统的远场光学显微镜中,光源与试样之间的距离通常是远远大于入射光的波长,而在近场光学显微镜中,该技术的一个必要条件是,照明源更接近试样比照射辐射的波长。

XYZ扫描

所有扫描探针显微技术在心脏扫描系统。它的设计和功能,扫描分辨率达到的主要决定因素。扫描仪必须具有低噪声(小仓位波动)和精密定位能力(通常小于1纳米)。探头定位的精度要求,通常需要整个隔振表仪器上休息,或暂停通过其他一些手段,来消除从建设到仪器的机械振动传递。低噪声的电子和高电压的放大器,具有大的动态范围是必要的驱动压电致动器的探针和试样定位系统。压电体通常需要电源提供0到+150或-150至+150伏全方位位移。

对于大多数近场光学的应用程序,它是既要保持恒定的反馈探头在上述被成像在试样表面。探头的精确控制是必要的,因为它必须保持在狭窄的近场区域中,但防止从实际的表面接触。探头和被检体之间保持恒定的间隙最好地满足严格的要求,通过采用一个实时的反馈控制系统。这种类型的位置控制的优点是多方面的。也许最重要的考虑是到探头端部或检体,如果这两个接触到,这很可能损坏。此外,它有可能为积累的前端被扫描,如果接触是在试样表面的碎屑。尽管不太可能,该工件可以发生,即使在反馈控制下的前端,特别是,如果不正确地选择反馈设置点。

具有反馈控制的操作探头扫描系统的另一个好处是取得精确的光信号电平,消除了戏剧性的变化引起的指数上的针尖对样品分离这些信号的依赖。的指数变化的信号电平不断变化的探针与试样分离可产生伪影图像中的不准确地表示有关标本的光学信息。的近场技术的一个关键要求是,探头端部必须被定位并持有在几纳米的表面,以获得高分辨率和无伪像的光学图像,这是不容易实现的,而不利用某种形式的反馈机制。

已经采用几种不同的技术来监测探头端部的z位置,它的瞬时分离从样品表面。这些方法包括:

  • 尖端振幅的干涉测量法,使用一个双光束干涉仪或光纤干涉仪。
  • 电子隧穿(有限导电标本)。
  • 检测发射的光通过的前端(无论是在传输或收集模式)和光子隧道。
  • 恒定的力(原子力反馈)是最常见的方法,并且还可以进一步细分为:
    1. 一个单独的光源尖端的衍射。

    2. 机械传感器连接到的前端(例如,石英音叉)。

  • 电容检测。

到今天为止,两个最常用的尖端定位机制已被监视的前端振动振幅(通常干涉),和非光学音叉技术的光学方法。这两种版本的剪切力反馈方法,并在下面的一节中更详细地描述。

振动反馈的方法

为了提高反馈信号的信号噪声比,近场光学头,几乎总是在探头的共振频率振动。这允许锁定检测技术(基本上设置在参考振荡频率的中心频率的带通滤波器)的情况下予以确认,从而消除了与低频噪声和漂移的位置检测的问题。振荡小费接近试样的前端和试样之间的力受潮的前端振荡的振幅。

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机械振荡器(或电)质量的度量,给出了一个无量纲参数,称为品质因数Q因子,或干脆Q的品质因数被定义为振荡器的谐振频率除以它的共振宽度。它通常是有利于最大限度地提高探头振荡 Q值 ,以实现更高的稳定性和更敏感的前端高度调节。振荡探针 Q值降低 ,较低的信号噪声比,这导致相对较低的质量而得到的地形信息,从振荡的反馈机制。从历史上看,字母Q已被用来表示电阻电路元件的电抗比。振荡器的特性方面,术语“品质因数”被引入后的符号Q是任意选择的。

通常情况下,这两个共振峰值和Q -因子的发现改变探头尖端的方法后,试样表面。可以监视通过几种不同的技术,这些信息通常可归类于两组的前端振荡的幅度和频率。剪切力模式采用横向摆动的前端和试样(平行于表面)在成像过程中控制的前端试样的间隙之间产生的剪切力。与此相反,轻敲模式依赖于原子力过程中发生的前端垂直于试样表面的振荡(原子力显微镜),以产生尖端控制的反馈信号。每个振荡模式具有一些优点和缺点。

剪切力反馈

的剪切力反馈方法横向抖动的机械共振频率,在接近试样表面的探针针尖。的抖动幅度通常是保持低(小于10纳米),以防止产生不利影响的光学分辨率。为了获得最佳的图像质量,剪切力反馈技术通常限制使用的标本,具有相对较低的表面起伏,并需要较长的扫描时间相比轻敲模式中的操作。然而,在剪切力反馈技术通常采用直探头容易制作,拥有更低的成本,每个探头比弯探针。

对于光吞吐量,直探头具有决定的优势弯探针,参展的传播强度低得多的损失。然而,剪切力成像用直探头,通常是非常困难的,以在液体介质中进行,因为附加的流体的粘性阻尼引起的探针的振幅急剧减少。在典型的操作中,振荡探头接近试样表面,振幅,相位,频率的振荡每一个变化,由于耗散和绝热力出席探头的尖端。探头振荡阻尼由于尖标本互动非线性增加随着尖标本分离。

负责标本的方法在近场探头尖端振荡阻尼的剪切力的性质,是许多研究兴趣的主题。一组侦查员使用电子隧穿电流测量值之间的金属NSOM探针和样品,在剪切力反馈模式,总结探测实际接触的表面进近过程中的振荡周期。隧穿电流的测量,如针尖接近标本,表明针尖接触试样最初作为探针进入反馈和继续轻轻触摸表面,每一次振荡周期。从这些信息中,很显然,最有利的方法是使反馈的设定点尽可能高,以降低探头和被检体之间的物理相互作用(例如,约99.9%的原来的无阻尼信号)。在实践中,反馈的上限设定点确定的反馈信号的信号 - 噪声比。

监控的前端振动振幅的光反馈的方法是最常用的早期发育过程中的剪切力技术在近场光学显微镜的轻敲模式中也可以应用。在这种方法中,无论是直的或弯曲的探头类型,紧密聚焦的激光NSOM探针的端部尽可能接近。随着直探头变异,当激光照射下,影子投由探头到分割光电二极管。在弯曲探针法的情况下,激光被反射,从探头的顶表面分割光电二极管(类似的原子力显微镜中的光反馈技术)。探头的与建立激光反馈,然后在任一轻敲模式或剪切力模式振动,在一个已知的频率下,利用抖动压电(参见图7)。分割光电二极管收集的激光,并从检测器的每一侧的信号之间的差异来确定。使用锁定放大器选择的信号,即是在相同的频率作为抖动压电驱动信号的部分,可以通过以下方式获得较高的信号-噪声比。

 

与此不同的反馈机制的主要问题在于,光源(例如,激光),这是用于检测的前端振动频率,相位和振幅,成为杂散光子可干扰的潜在来源近场光学信号的检测。处理这种有效的背景信号增加的机制之一是提供一个反馈光源具有不同的波长比近场源(通常较长)。此方案需要额外的过滤选择性地阻挡在反馈系统中不需要的光子检测器的前面。在大多数情况下,所添加的过滤器也阻止近场光子的一小部分,导致信号电平降低。甲非光学的反馈方法是不受这种性质的问题,是一个主要的原因,如音叉技术(如下所述)的方法已成为越来越受欢迎。

压电石英音叉首次被引入用于扫描探针显微镜,扫描近场声显微镜。后来,音叉被纳入NSOM作为廉价和简单的,非光激发和检测设备的远程控制功能。石英晶体具有这样的性质,当置于压力下时,产生一个电场,相反,当施加电场时的尺寸变化。这个属性被称为压电晶体组成的分子,缺乏对称中心和飞机时发生。石英晶体适合于使用在精密振荡器(数字时钟)和高度选择性的滤波器是成批生产的,在巨大的数量,使它们相对便宜的。当石英音叉用于调节在反馈回路中,非常高的机械品质因数,Q(高达约10000),和相应的高增益,为系统提供了高灵敏度小的力,通常的顺序的piconewton。

用于剪切力前端反馈音叉型方法的基本结构与由一个石英晶体,这是在音叉的共振频率振动的音叉连接到一个臂的单模光纤。音叉的等效电路是一个RLC串联谐振器与包装电容并联。最常见的音叉的共振频率为32768赫兹(赫兹),但这些设备是可用的共振范围从10千赫至几十兆赫。

的单模光纤,路由到的近场光学头,物理地连接,这反过来又可以驱动内部(电)或由外部叉刚性连接抖动压电晶体音叉。音叉振荡的模式取决于激励手段。如果前叉(直通)电驱动,臂在相反的方向上振动,而外部的机械激励产生振荡,其中两个音叉臂在同一方向移动。图5给出的示意性配置用附属的纤维的剪切力检测的石英音叉。获取在叉上的电极的压电电势,然后扩增约100(使用一个仪表放大器)增益,以产生一个信号的量级为几十毫伏。然后,该信号被馈送到一个锁相放大器和参考振荡音叉的驱动信号。的输出由锁相放大器(振幅,相位,或如x或y的信号的振幅和相位的组合),然后比较用户指定的控制回路中的参考信号的反馈,在需要维持探头标本。

nearfieldintro figure6

如图6中所示,例如,所产生的与附近场光学纤维32.7千赫音叉的共振曲线。叉响应测量席卷从31千赫至33千赫的频率和同时测量的信号的幅度和相位。纤维附着后的谐振频率的变化和从约20,000至小于1000 Q因子的谐振下降。Q被定义为:

F R /ΔF

相关(r)是频率的最大振幅和ΔF的共振峰的宽度,上面的点的振幅相当于除以2的平方根(称为根均方)的峰值幅度,或约70.7%的峰值幅度。

已导致其在光学技术尖端调控有利于增加音叉方法有几个优点。由于检测光的前端运动,有没有额外的杂散光被引入的开口附近的近场光学显微镜的信号检测,可能会干扰的风险。此外,音叉系统并不需要繁琐的对应程序的一个单独的外部激光源,和相关联的聚焦光学元件。由于紧凑性和相对的易用性,音叉方法本身需要远程操作的应用程序中,如那些在真空系统或环境控制腔采用。

轻敲模式反馈

轻敲模式反馈是另一种流行的方法为针尖对标本远程控制,并使用几种不同类型的探头来实现。一个有用的设计包括一个修改后的AFM悬臂和透明的前端,通常由氮化硅制成,并涂有金属的探头端部的底部(近场探头在随附的一节讨论和说明)。轻敲模式下的方法最常用的探针是具有接近90度的弯曲的前端孔径接近传统的光纤探头。弯曲光纤近场光学探针的表示在图7中。

轻敲模式下的近场图像的分辨率被定义,不仅由半径的前端也由垂直于试样表面发生振荡的振幅。这是由于急性针尖对试样分离的光信号的灵敏度。为了维持高的近场分辨率,它是必要的,以保持一个小的振幅相对的前端的孔,或补偿较大的振动。一种机制,已被证明,提高分辨率是同步收集到的近场光学信号与小费振荡周期。在相当大的尖端振幅调制的光耦合到探头,调整相位,小费是其最接近点时,只照亮标本,可以保持高分辨率成像。

弯曲的光学探针在应用程序中有几个缺点,其中每一个可以归因于弯曲本身。一个显着的问题是探针制造难度增加,尤其是当施加到顶端的金属涂层。另外一个缺点是增加光损失的发生是由于在该探头的弯曲。这种损失吞吐效率是显着的,和一些公布的测量表明,弯曲的光纤探头至少一个数量级的效率低于传统的直路的光纤探头。在某些操作模式的近场光学,强度损失的是不是一个严重的限制,因为额外的光可以被耦合到光纤补偿,假设提供足够的激光功率。光耦合的增加,是因为光的损失,以及增加的加热,在纤维的弯曲发生在一个选项,而不是在一个

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中弯曲探针的反馈模式,探头摆动垂直于试样表面的类似轻敲模式原子力显微镜。可以监视振荡的振幅,或者用机械方法,如石英音叉用压电装置,或光反射的激光从顶面的前端悬臂。该探针在其本征模振荡被激发试样的前端的距离的记录,并作为反馈信号动态。探针的前端,防止附着由于振荡,它提供了很短的接触时间,反向驱动力的悬臂弯曲试样。这种反馈方法的成功依赖的前端振动产生的共振增强的前端检体的距离控制的敏感性增加。的锋利度和灵敏度的前端的振动,其特征在于通过在悬臂Q(类似于在剪切力振荡的测量Q)。的探针的Q值基本上降低的粘度的液体的环境中,这通常是伴随着一个大的谐振频率偏移。

轻敲模式下的剪切力模式的一个优点是可以获取与纳米地形图像相对容易,甚至当试样和探头都浸在水或其它流体介质。各种各样的研究小组已使用攻丝模反馈的单分子检测,生物系统的研究,并用于成像在水中,在其他应用中。当振荡尖端接近试样表面,音叉振荡振幅减少,或在光反馈信号的观察。这种阻尼的起源仍然没有完全理解,然而,几种不同的机制已经被提出,包括毛细管力,范德W

阻尼力的作用下对探头端部可以概念化设想一层薄薄的覆盖在试样表面的水(这实际上是的情况下,如果试样是在环境条件下)。笔尖的时候,降低到地表水的薄层,一拖力施加到探头端部,因为它进入水。增加的阻力减小的端部的光纤探针的振幅,和转移的纤维的共振频率。这些变化都减小音叉(非光学方法)的输出信号。当减少信号下降到低于阈值的参考信号,在前端被解释为“从事”的反馈控制系统调节的高度以上的试样(基于用户指定的参考信号)的前端。

 

近场扫描光学显微镜的使用持续增长,尤其是对感兴趣,获得尽可能高的光学分辨率的显微镜。然而,近场光学显微镜并不限于服务作为一个单独的成像/显微镜仪器,它也可以用于纳米尺度上的试样的操作,制造,加工。种类繁多的近场光学成像领域之外的应用正在不断发展,包括精密激光加工,纳米尺度的光学光刻技术,以及本地化版本笼化合物。

近场光学显微镜的局限性包括:

  • 几乎为零的工作距离和一个非常小的景深。
  • 极长的高分辨率图像或大面积标本的扫描时间。
  • 非常低的透射率小于入射光波长的小孔。
  • 只有在试样的表面的功能进行研究。
  • 光纤探头是有些问题的成像软质材料,由于其高的弹簧常数,特别是在剪切力模式。

近场光学显微镜是目前仍处于起步阶段,需要更多的研究对发展改进的探测器制造技术和更灵敏的反馈机制。未来的技术可能实际上休息细化Apertureless近场方法(包括干涉),其中有些已经达到1纳米的顺序决议。然而,大多数近场光学仪器的典型分辨率约为50纳米,这是只有5或6次,比通过扫描共聚焦显微镜的。这种温和的增长分辨率都相当成立近场光学仪器,进行适当的成像所需的时间成本和操作的复杂性。近场光学显微镜的最大优势可能在于它能够提供高空间分辨率的光学和光谱数据,同时结合地形信息。结合原子力测量和近场扫描光学显微镜已被证明是一个非常强大的方法在某些领域的研究,提供了新的信息的各种标本类型是根本无法实现远场显微镜。