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《近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、超衍射極限和近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡人類視野的拓展：望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡幾何光學(xué):物點(diǎn)?像點(diǎn)物(物點(diǎn)集合)?像(像點(diǎn)集合)波動(dòng)光學(xué):物點(diǎn)?像斑物(物點(diǎn)集合)?像(像斑集合)(經(jīng)透鏡)(經(jīng)透鏡)瑞利判據(jù):兩艾里斑中心的夾角等于每個(gè)艾里斑自身的半角寬度物鏡衍射極限*顯微鏡的分辨本領(lǐng)和物鏡數(shù)值孔徑l??0u0?y0u’?y0?y’如何提高分辨本領(lǐng)？納米分辨？提高分辨率的方法之一是提高N.A.，可通過油浸和使用廣角透鏡獲得較大的數(shù)值孔徑。不過N.A.最大為1.5左右，此時(shí)?y0m??0/2,這是傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的極限分辨率—半波長。選擇短波長光照明是提高顯微鏡分辨本領(lǐng)的另一個(gè)途徑。電子顯微鏡：利用運(yùn)動(dòng)電子的具有波動(dòng)性制
2、造電子顯微鏡，因?yàn)殡娮拥牡虏剂_意波長極短，所以它有極高的空間分辨本領(lǐng)。電子束發(fā)散角較小，u0~0.16rad；電子波長取決于電子的加速電壓：加速電壓電子波長分辨本領(lǐng)有效放大率104V1.2?10-2nm5?10-2nm2?106105V3.7?10-3nm1.5?10-2nm6?1061986年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予德國柏林弗利茲-哈伯學(xué)院（Fritz-Haber-InstitutderMax-Planck-Gesellschaft）的恩斯特·魯斯卡（ErnstRuska，1906-1988)，以表彰他在電光學(xué)領(lǐng)域做了基礎(chǔ)性工作，并設(shè)計(jì)了第一架電子顯微鏡；另一半授予瑞士魯希利康（Rüschli
3、kon）IBM蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室的德國物理學(xué)家賓尼希（GerdBinnig，1947-）和瑞士物理學(xué)家羅雷爾（HeinrichRohrer，1933-)以表彰他們?cè)O(shè)計(jì)出了掃描隧道顯微鏡。TECNAIF30場(chǎng)發(fā)射透射電鏡點(diǎn)分辨率：0.205nmpointat300kV線分辨率：0.102nmlineat300kV環(huán)境可控掃描電鏡特點(diǎn):圖像分辨率高對(duì)任何樣品無需處理，可直接進(jìn)行觀察；進(jìn)行動(dòng)態(tài)反應(yīng)過程的直接觀察。電子顯微鏡下的病毒照片用電子顯微鏡拍攝的苯分子照片GaAs納米晶的透射電鏡照片和電子衍射圖,透射電鏡下觀察到的主要是GaAs納米晶的的團(tuán)聚體,同時(shí),在團(tuán)聚體中也可一觀察到5-20nm的GaAs
4、顆粒,圖b是圖a對(duì)應(yīng)的電子衍射圖,可以看出,只有面心立方結(jié)構(gòu)GaAs納米晶的多晶衍射特征環(huán).使用短波長或電子束分辨率雖然提高，但喪失了光學(xué)探測(cè)無損的優(yōu)勢(shì)，并且無法直接獲得光譜學(xué)信息。價(jià)格昂貴，系統(tǒng)復(fù)雜以上方案均受制于衍射能否突破衍射極限？1928年，Synge設(shè)想(1)在不透明的平板或薄膜上，制備出一個(gè)近乎10nm的小孔，置于生物樣品切片正下方，兩者間隔近10nm(2)入射光通過平板小孔照明樣品，透過樣品的光被顯微鏡聚焦到光電池上。(3)保持入射光源強(qiáng)度不變，在兩個(gè)橫方向上，以10nm的步距移動(dòng)樣品，使入射光點(diǎn)沿樣品平面網(wǎng)格狀掃描樣品。發(fā)展歷史：1928年，Synge提出設(shè)想1972年，Eri
5、cAsh等人在微波波段實(shí)現(xiàn)1984年，Pohl等研制成功第一臺(tái)掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡1991年，Betzig等人采用光纖探針并結(jié)合剪切力測(cè)控探針--樣品間距，SNOM真正實(shí)用。技術(shù)難點(diǎn)：掃描和距離的控制+高質(zhì)量納米光孔制備探針－樣品間距控制方法：隧道電流針尖樣品間力的相互作用切變力探測(cè)傳統(tǒng)AFM的光杠桿技術(shù)光學(xué)探針探針孔徑SNOM分辨率通光效率SNOM信噪比孔徑越小，通光越低典型探針孔徑：50－100納米488nm熱拉法：優(yōu)點(diǎn)：制備快、方便，表面光滑。缺點(diǎn)：錐角小(<10?),通光低,易碎。NSOM探針制備化學(xué)腐蝕：優(yōu)點(diǎn)：制備快，錐角大20-30?，通光效率高缺點(diǎn)：HF有毒，表面性質(zhì)難控鍍膜：微制
6、備：優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)性好，可批量生產(chǎn)缺點(diǎn)：制備工藝復(fù)雜光學(xué)探針探針－樣品間距z的反饋控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)樣品或針尖在x-y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的二維掃描系統(tǒng)信號(hào)采集系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)發(fā)展：近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡種類和工作模式(a)有孔針尖SNOM(b)無孔針尖SNOM(c)光子隧穿顯微鏡按探針作用分為：照明模式（Imode）收集模式（Cmode）照明－收集模式（I-Cmode）按光信號(hào)獲取方式不同：反射模式透射模式熒光模式工作模式：近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡應(yīng)用超分辨成像近場(chǎng)光譜近場(chǎng)光存儲(chǔ)近場(chǎng)光學(xué)在生物領(lǐng)域中的應(yīng)用……TERS近場(chǎng)顯微鏡缺點(diǎn)：探針的擾動(dòng)逐點(diǎn)掃描，信號(hào)采集時(shí)間長新的原理？遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨？目前的前沿之一TheEnd謝謝大家！Op
7、ticalstethoscopy:Imagerecordingwithresolution.1/20D.W.Pohl,W.Denk,andM.LanzAppl.Phys.Lett.44(7),651，1April1984Subwavelength-resolutionopticalimagerecordingisdemonstratedbymovinganextremelynarrowapertu
