Ближнепольная оптическая микроскопия

Ближнепольная оптическая микроскопия (БОМ) — оптическая микроскопия, обеспечивающая разрешение лучшее, чем у обычного оптического микроскопа. Повышение разрешения БОМа достигается детектированием рассеяния света от изучаемого объекта на расстояниях меньших, чем длина волны света. ^[1][2] В случае, если зонд (детектор) микроскопа ближнего поля снабжен устройством пространственного сканирования, то такой прибор называют сканирующим оптическим микроскопом ближнего поля. Такой микроскоп позволяет получать растровые изображения поверхностей и объектов с разрешением ниже дифракционного предела.

История

Идея БОМа была предложена в 1928 году Сингом (E.H. Synge), но она намного опередила технические возможности своего времени и осталась практически не замеченной. Ее первое подтверждение было получено Эшем (E.A. Ash) в опытах с микроволнами в 1972 году. В начале 80-х годов группа исследователей из Цюрихской лаборатории фирмы IBM во главе с Дитером Полем (D.W. Pohl) проникла внутрь дифракционного предела и продемонстрировала разрешение $\lambda$/20 на приборе, работающем в видимом оптическом диапазоне и получившем название сканирующего оптического микроскопа ближнего поля. Чуть раньше в той же лаборатории был создан первый сканирующий туннельный микроскоп, принесший ей всемирную известность^[1][3]

Принцип работы СБОМ микроскопа

Создание туннельного микроскопа положило начало целой области исследований — сканирующей зондовой микроскопии.

Однако все методы построения сканирующих микроскопов подразумевали измерение какого-либо неоптического параметра поверхности образца. Оптические же микроскопы были ограничены дифракционным пределом. Использование оптических ближнепольных зондов расширило возможности сканирующей зондовой микроскопии.

Если в качестве зонда взять миниатюрную диафрагму с отверстием в несколько нанометров - апертуру, то в соответствии с законами волновой оптики, видимый свет (с длиной волны несколько сот нанометров) проникает в такое маленькое отверстие, но не далеко, а на расстояние, сопоставимое с размерами отверстия. Если в пределах этого расстояния, в так называемом «ближнем поле», поставить образец, рассеянный от него свет будет регистрироваться. Перемещая диафрагму в непосредственной близости от образца, как в туннельном микроскопе, получим растровое изображение поверхности. Позднее были разработаны ближнепольные микроскопы не использующие апертуру - безапертурный СБОМ.

Уникальность ближнепольной оптической микроскопии по сравнению с другими сканирующими методами состоит в том, что изображение строится непосредственно в оптическом диапазоне, в том числе видимого света, однако разрешение многократно превышает разрешение традиционных оптических систем. ^[4]

См. также

• Микроскопия
• Оптическая микроскопия
• Темнопольная оптическая микроскопия
• Сканирующая зондовая микроскопия
• Нанооптика

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Научная Сеть >> Преодоление дифракционного предела в оптике
2. ↑ В.Ф. Дряхлушин, В. П. Вейко, Н. Б. Вознесенский, «Сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия и ближнепольные оптические зонды: свойства, изготовление и контроль параметров», Квант. электроника, 2007, 37 (2), 193—203.
3. ↑ СБОМ — НТ-МДТ
4. ↑ http://www.popmech.ru/part/print.php?rubricid=3&articleid=725

Литература

• М. Н. Либенсон, Преодоление дифракционного предела в оптике, 2000