掃描近場光學顯微鏡概述及應用

        掃(sao)描近(jin)場光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)顯微(wei)(wei)鏡(jing)（SNOM-Scanning Near-field Oetical Microscope）是一(yi)(yi)種基于(yu)近(jin)場探測原(yuan)理(li)發(fa)展(zhan)起(qi)來的(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)掃(sao)描探針顯微(wei)(wei)鏡(jing)（SPM）技術。其分(fen)辨率突(tu)破(po)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)衍射(she)極限(xian)，達到10~。 200. 米(mi)(mi)在(zai)(zai)技術應(ying)用(yong)方(fang)面。 SNOM 為(wei)單分(fen)子檢測、生(sheng)物(wu)結(jie)(jie)構、納米(mi)(mi)微(wei)(wei)結(jie)(jie)構研(yan)究、半(ban)導(dao)體外(wai)包分(fen)析和(he)大多數(shu)子結(jie)(jie)構研(yan)究提供了強大的(de)工具。在(zai)(zai)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)中。它將量子光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)、波(bo)(bo)導(dao)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)、介觀物(wu)理(li)等學(xue)(xue)(xue)(xue)科結(jie)(jie)合在(zai)(zai)一(yi)(yi)起(qi)，從而開(kai)辟了一(yi)(yi)個新的(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)研(yan)究領域(yu)——近(jin)場光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)（Near-fie Mountain OptiCS）。一(yi)(yi)、SNOM發(fa)展(zhan)歷程及國內(nei)外(wai)根據(ju)“阿貝(bei)爾(er)"原(yuan)理(li)，傳統光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)顯微(wei)(wei)鏡(jing)的(de)分(fen)辨率受光(guang)(guang)學(xue)(xue)(xue)(xue)衍射(she)極限(xian)的(de)限(xian)制，即： ne=== 公(gong)式中人工照明光(guang)(guang)波(bo)(bo)長(chang)，i和(he)O分(fen)別是物(wu)空間折射(she)率和(he)半(ban)角孔徑。
         20世紀80年(nian)代以來，隨著(zhu)科學(xue)(xue)技術向小尺度、低維空(kong)間的(de)(de)推進和掃(sao)描探(tan)針顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)的(de)(de)發(fa)展，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)領域出現了一(yi)門新學(xue)(xue)科——近(jin)場(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)。近(jin)場(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)是指在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)電探(tan)測(ce)器(qi)與探(tan)測(ce)器(qi)與樣(yang)品之間的(de)(de)距離小于(yu)輻射波長的(de)(de)情況下的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)現象；近(jin)場(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)是一(yi)種基于(yu)近(jin)場(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)理論的(de)(de)新型超(chao)高空(kong)間分(fen)辨率光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)儀器(qi)。 1984年(nian)，近(jin)場(chang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)雛形“光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)聽診器(qi)"的(de)(de)發(fa)明，標志著(zhu)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)衍射極(ji)限分(fen)辨率的(de)(de)shou次突破。自 1992 年(nian)使用(yong)單(dan)模光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖制作光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)探(tan)頭(tou)，并利用(yong)剪切力來測(ce)量(liang)和控制探(tan)頭(tou)件端與樣品表面的距離后，近場光學顯微鏡開始被用作一種方法。觀察和研究亞波長物體的外觀和外觀。一種具有固有特性的新型光學儀器。在接下來的幾年里，它在納米和介觀尺度上的物理、化學、生物、醫學和信息等領域得到了廣泛的應用。
        
        近場(chang)光學顯微(wei)鏡(jing)的應用：
        由于近場光(guang)學(xue)(xue)顯微鏡可(ke)以克(ke)服傳統光(guang)學(xue)(xue)顯微鏡分(fen)辨率低以及掃描電子顯微鏡和掃描隧(sui)道(dao)顯微鏡對生物(wu)樣品(pin)的(de)損傷等缺點，因此得到越(yue)來越(yue)廣泛的(de)應用(yong)，尤(you)其是在(zai)生物(wu)醫學(xue)(xue)、納米材料和微電子領域.
        掃描(miao)近(jin)場(chang)光(guang)(guang)學顯微鏡(jing)（SNIM）是SNOM的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個分(fen)支，是SNOM技術在紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用。高(gao)分(fen)辨率用于定位、掃描(miao)和(he)(he)(he)近(jin)場(chang)檢測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)信息、微探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)是 SNIM 非常關鍵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分(fen)。微探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)很(hen)多，大致可(ke)以(yi)分(fen)為小孔探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)和(he)(he)(he)無孔探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)兩大類(lei)，而小孔探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)往往是光(guang)(guang)纖(xian)(xian)探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)。當光(guang)(guang)纖(xian)(xian)探(tan)頭(tou)(tou)與(yu)待測(ce)樣品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離一定時，光(guang)(guang)纖(xian)(xian)探(tan)頭(tou)(tou)透光(guang)(guang)孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小和(he)(he)(he)針(zhen)(zhen)(zhen)尖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐角形(xing)狀決定了(le)(le)SNIM的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)辨率、靈敏度和(he)(he)(he)傳輸效率。但是，制(zhi)作SNIM和(he)(he)(he)微探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)比較(jiao)(jiao)(jiao)困難(nan)。與(yu)可(ke)見光(guang)(guang)波段光(guang)(guang)纖(xian)(xian)探(tan)針(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)備相比，一方面(mian)，適用于中紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)波段（2.5~25mm）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)種(zhong)類(lei)太少(shao)；另一方面(mian)，現有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)比較(jiao)(jiao)(jiao)脆，延(yan)展性和(he)(he)(he)柔韌性較(jiao)(jiao)(jiao)差。而且化學性質(zhi)也不理想(xiang)。為了(le)(le)減少(shao)光(guang)(guang)衰減，制(zhi)作高(gao)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)(hong)外(wai)(wai)(wai)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)探(tan)頭(tou)(tou)難(nan)度更大。
       
        在微探(tan)針研制過程中，必(bi)須(xu)考慮(lv)兩(liang)個方面：一(yi)方面，光(guang)學探(tan)針的(de)通光(guang)孔徑(jing)必(bi)須(xu)做得盡可(ke)能(neng)小；獲(huo)得高信噪比(bi)可(ke)能(neng)會(hui)很(hen)大。對于光(guang)纖探(tan)頭，針徑(jing)越小，分辨率(lv)越高，但(dan)透光(guang)率(lv)會(hui)變小。同時，要求(qiu)探(tan)頭的(de)jian端越短(duan)越好(hao)，因為(wei)jian端越長，光通過小于其波長的波導越遠，光衰減越大。因此，制造光纖探頭所追求的目標是獲得針頭尺寸小、錐尖短的針尖。