निकट क्षेत्र में प्रकाशीय माइक्रोस्कोपी के सिद्धांत
Traditional optical microscopes are composed of optical lenses that can magnify objects to thousands of times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely because it will encounter the obstacle of the diffraction limit of light waves. Traditional optics The resolution of a microscope cannot exceed half the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as a light source, it can only distinguish two objects that are 200nm apart. In practical applications, λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are performed far away from the object (>>λ).
गैर-विकिरणीय क्षेत्रों का पता लगाने और इमेजिंग सिद्धांतों के आधार पर, निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप साधारण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की विवर्तन सीमा को तोड़ सकते हैं और अल्ट्रा-उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन पर नैनोस्केल ऑप्टिकल इमेजिंग और नैनोस्केल स्पेक्ट्रल अनुसंधान का संचालन कर सकते हैं।
निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप जांच, सिग्नल ट्रांसमिशन डिवाइस, स्कैनिंग नियंत्रण, सिग्नल प्रोसेसिंग और सिग्नल फीडबैक सिस्टम से बने होते हैं। निकट क्षेत्र निर्माण और पता लगाने का सिद्धांत: घटना प्रकाश सतह पर कई छोटी संरचनाओं के साथ एक वस्तु को विकिरणित करता है। घटना प्रकाश क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, इन संरचनाओं द्वारा उत्पन्न परावर्तित तरंगों में वस्तु की सतह तक सीमित और दूर तक प्रसारित होने वाली क्षणभंगुर तरंगें शामिल होती हैं। प्रसारित तरंगें। क्षणभंगुर तरंगें वस्तुओं में छोटी संरचनाओं (तरंग दैर्ध्य से छोटी वस्तुएं) से उत्पन्न होती हैं। प्रसारित तरंग वस्तु की खुरदरी संरचना (तरंग दैर्ध्य से बड़ी वस्तुएं) से आती है, जिसमें वस्तु की बारीक संरचना के बारे में कोई जानकारी नहीं होती है। यदि एक बहुत छोटे बिखराव केंद्र का उपयोग नैनो डिटेक्टर (जैसे जांच) के रूप में किया जाता है और वस्तु की सतह के काफी करीब रखा जाता है, तो क्षणभंगुर तरंग उत्तेजित हो जाएगी और इसे फिर से प्रकाश उत्सर्जित करेगी। इस उत्तेजित प्रकाश में अनिर्धारित क्षणभंगुर तरंगें और प्रसारित तरंगें भी होती हैं जो पता लगाने के लिए दूर के स्थानों तक फैल सकती हैं। यह प्रक्रिया निकट-क्षेत्र का पता लगाने को पूरा करती है। क्षणभंगुर क्षेत्र और प्रसार क्षेत्र के बीच रूपांतरण रैखिक है, और प्रसार क्षेत्र क्षणभंगुर क्षेत्र में परिवर्तनों को सटीक रूप से दर्शाता है। यदि किसी वस्तु की सतह को स्कैन करने के लिए एक बिखराव केंद्र का उपयोग किया जाता है, तो एक द्वि-आयामी छवि प्राप्त की जा सकती है। पारस्परिकता के सिद्धांत के अनुसार, रोशनी प्रकाश स्रोत और नैनो-डिटेक्टर की भूमिकाएं आपस में बदल जाती हैं, और नैनो-प्रकाश स्रोत (क्षणभंगुर क्षेत्र) का उपयोग नमूने को रोशन करने के लिए किया जाता है। रोशनी क्षेत्र पर वस्तु की बारीक संरचना के बिखराव प्रभाव के कारण, क्षणभंगुर तरंग एक संकेत में परिवर्तित हो जाती है जिसे दूरी पर पता लगाया जा सकता है। पता लगाई गई प्रसार तरंगों के परिणाम बिल्कुल समान हैं।
निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी नमूना सतह पर बिंदु दर बिंदु स्कैन करने और डिजिटल इमेजिंग से पहले बिंदु दर बिंदु रिकॉर्ड करने के लिए जांच का उपयोग करता है। चित्र 1 निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का इमेजिंग सिद्धांत आरेख है। चित्र में, xyz रफ सन्निकटन विधि जांच और नमूने के बीच की दूरी को दसियों नैनोमीटर की सटीकता के साथ समायोजित कर सकती है; जबकि xy स्कैनिंग और z नियंत्रण 1nm की सटीकता के साथ z दिशा में जांच स्कैनिंग और फीडबैक फॉलो-अप को नियंत्रित कर सकते हैं। चित्र में घटना लेजर को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से जांच में पेश किया जाता है, और घटना प्रकाश की ध्रुवीकरण स्थिति को आवश्यकताओं के अनुसार बदला जा सकता है। जब घटना लेजर नमूने को विकिरणित करता है, तो डिटेक्टर नमूने द्वारा संशोधित ट्रांसमिशन सिग्नल और प्रतिबिंब सिग्नल को अलग से एकत्र कर सकता है, जिसे फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, और फिर सीधे एनालॉग से डिजिटल में परिवर्तित किया जाता है और फिर कंप्यूटर द्वारा एकत्र किया जाता है या स्पेक्ट्रोस्कोपिक सिस्टम के माध्यम से स्पेक्ट्रोमीटर में दर्ज किया जाता है ताकि स्पेक्ट्रम प्राप्त किया जा सके। जानकारी। सिस्टम नियंत्रण, डेटा संग्रह, छवि प्रदर्शन और डेटा प्रसंस्करण सभी कंप्यूटर द्वारा पूरा किया जाता है। उपरोक्त इमेजिंग प्रक्रिया से यह देखा जा सकता है कि निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप एक ही समय में तीन प्रकार की जानकारी एकत्र कर सकते हैं, अर्थात् नमूने की सतह आकृति विज्ञान, निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल सिग्नल और स्पेक्ट्रल सिग्नल।
