अवरक्त निष्क्रिय निकट-क्षेत्र माइक्रोस्कोपी (एसएनओआईएम) के प्रायोगिक सिद्धांत और इसके अनुप्रयोग
Near-field radiation at the surface of an object is difficult to detect due to its swift-wave nature (i.e., the intensity decreases sharply as it moves away from the surface of the object). In SNoiM, this problem is effectively solved using the scanning probe technique. As shown in Fig. 1(b), when the nanoprobe is not introduced (or the probe is far away from the object surface), the near-field snappy waves near the surface of the object cannot be detected, and the microscope operates in the conventional infrared thermography mode, which obtains only the far-field radiated signals.The key of the SNoiM technique is to bring the probe close to the near-surface of the sample (e.g., within 10 nm) so that the near-field snappy waves can be effectively scattered by the tip of the probe. In this detection mode, both near-field and far-field components are present in the sample signal acquired by the probe. Therefore, by controlling the probe-to-surface spacing h, a mixed near-field and far-field signal (h < 100 nm, called near-field mode) or a single far-field signal (h >>100 एनएम या जांच को वापस लेना, जिसे दूर-क्षेत्र मोड कहा जाता है) प्राप्त किया जा सकता है। अंततः, वस्तु की निकट-क्षेत्र जानकारी को जांच ऊंचाई मॉड्यूलेशन और डिमॉड्यूलेशन तकनीकों का उपयोग करके दूर-क्षेत्र पृष्ठभूमि से निकाला जा सकता है।
जांच द्वारा बिखरे निकट-क्षेत्र संकेतों को पहले एक उच्च संख्यात्मक एपर्चर वाले अवरक्त उद्देश्य लेंस द्वारा एकत्र किया जाता है। हालाँकि, पर्यावरण, DUT और उपकरण से दूर-क्षेत्र के विकिरणित संकेतों को इस प्रक्रिया में रद्द नहीं किया जा सकता है, और उन्हें अवरक्त उद्देश्य लेंस द्वारा निकट-क्षेत्र संकेतों के साथ एकत्र किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप DUT के कमज़ोर निकट-क्षेत्र संकेत बड़े दूर-क्षेत्र पृष्ठभूमि विकिरण द्वारा नष्ट हो जाते हैं। दूर-क्षेत्र पृष्ठभूमि संकेतों को कम करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अवरक्त उद्देश्य लेंस के ऊपर एक बहुत छोटे एपर्चर (~ 100 माइक्रोन) के साथ एक कॉन्फ़ोकल एपर्चर डिज़ाइन किया, जो संग्रह स्थान को कम करता है और पृष्ठभूमि विकिरण संकेतों को प्रभावी रूप से दबाता है। हालाँकि, इसके साथ भी, यह निर्धारित करना मुश्किल है कि क्या कोई संवेदनशील पर्याप्त अवरक्त डिटेक्टर है जो नैनोप्रोब द्वारा बिखरे कमज़ोर निकट-क्षेत्र संकेतों का पता लगा सकता है। इस उद्देश्य के लिए, हमारी टीम ने इस तकनीकी बाधा को दूर करने के लिए एक अति-उच्च संवेदनशीलता वाला अवरक्त डिटेक्टर विकसित किया है।
उनमें से, सुनहरा बेलनाकार गुहा एक क्रायोजेनिक देवर है, जो स्वयं-विकसित अल्ट्रा-हाई सेंसिटिविटी इंफ्रारेड डिटेक्टर (सीएसआईपी) और कुछ कम तापमान वाले ऑप्टिकल घटकों को ले जाता है; सफेद बॉक्स ट्यूनिंग फोर्क-आधारित परमाणु बल माइक्रोस्कोप (एएफएम), अवरक्त संग्रह उद्देश्य और प्रयोगशाला में इकट्ठे किए गए नमूना चरण क्षेत्र को दर्शाता है। आईआर निकट-क्षेत्र छवि का स्थानिक संकल्प अब जांच तरंगदैर्ध्य द्वारा सीमित नहीं है, बल्कि जांच टिप आकार द्वारा निर्धारित किया जाता है। इलेक्ट्रोकेमिकल नक़्क़ाशी विधि द्वारा, उत्कृष्ट आकृति विज्ञान के साथ धातु (टंगस्टन) नैनोप्रोब तैयार किए जा सकते हैं, जिसमें टिप व्यास 100 एनएम या उससे कम हो सकता है।
