निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी का सिद्धांत
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>λ) वस्तु से।
गैर विकिरण क्षेत्रों का पता लगाने और इमेजिंग सिद्धांतों के आधार पर, निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप सामान्य ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की विवर्तन सीमा को तोड़ सकते हैं और अल्ट्रा-उच्च ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन पर नैनोस्केल ऑप्टिकल इमेजिंग और वर्णक्रमीय अनुसंधान कर सकते हैं।
निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में एक जांच, सिग्नल ट्रांसमिशन डिवाइस, स्कैनिंग नियंत्रण, सिग्नल प्रोसेसिंग और सिग्नल फीडबैक सिस्टम शामिल है। निकट-क्षेत्र निर्माण और पता लगाने का सिद्धांत: आपतित प्रकाश सतह पर कई छोटी और महीन संरचनाओं वाली एक वस्तु पर चमकता है। ये बारीक संरचनाएं, आपतित प्रकाश क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, वस्तु की सतह तक सीमित और दूरी की ओर फैलने वाली तरंगों सहित परावर्तित तरंगों का उत्पादन करती हैं। अपवर्तक तरंगें वस्तुओं के भीतर सूक्ष्म संरचनाओं (तरंगदैर्घ्य से छोटी वस्तुएं) से आती हैं। फैलने वाली तरंगें वस्तु में खुरदरी संरचनाओं (तरंग दैर्ध्य से बड़ी वस्तुएं) से आती हैं, जिनमें वस्तु की बारीक संरचना के बारे में कोई जानकारी नहीं होती है। यदि एक बहुत छोटे बिखरने वाले केंद्र को नैनोडिटेक्टर (जैसे जांच) के रूप में उपयोग किया जाता है और वस्तु की सतह के काफी करीब रखा जाता है, तो अपवर्तक तरंग उत्तेजित होती है, जिससे यह फिर से प्रकाश उत्सर्जित करती है। इस उत्तेजना से उत्पन्न प्रकाश में अज्ञात अपवर्तक तरंगें और प्रसार तरंगें भी शामिल होती हैं जो निकट-क्षेत्र का पता लगाने की प्रक्रिया को पूरा करते हुए, दूर के पता लगाने तक फैल सकती हैं। अपवर्तक क्षेत्र और प्रसार क्षेत्र के बीच संक्रमण रैखिक है, और प्रसार क्षेत्र अव्यक्त क्षेत्र में परिवर्तनों को सटीक रूप से दर्शाता है। यदि किसी वस्तु की सतह को स्कैन करने के लिए प्रकीर्णन केंद्र का उपयोग किया जाता है, तो एक द्वि-आयामी छवि प्राप्त की जा सकती है। पारस्परिक व्युत्क्रमण के सिद्धांत के अनुसार, विकिरण प्रकाश स्रोत और नैनोडिटेक्टर के बीच बातचीत की अदला-बदली की जाती है, और नमूना को नैनोलाइट स्रोत (इवेनेसेंट फ़ील्ड) के साथ विकिरणित किया जाता है। उत्सर्जन क्षेत्र की तुलना में वस्तु की बारीक संरचना के प्रकीर्णन प्रभाव के कारण, अपवर्तक तरंग एक प्रसार तरंग में परिवर्तित हो जाती है जिसे दूरी पर पता लगाया जा सकता है, और परिणाम पूरी तरह से समान होते हैं।
नियर फील्ड ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी एक डिजिटल इमेजिंग तकनीक है जिसमें एक नमूने की सतह पर बिंदु दर बिंदु जांच को स्कैन करना और रिकॉर्ड करना शामिल है। चित्र 1 एक निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का इमेजिंग सिद्धांत आरेख है। चित्र में xyz की अनुमानित सन्निकटन विधि दसियों नैनोमीटर की सटीकता के साथ जांच और नमूने के बीच की दूरी को समायोजित कर सकती है; xy स्कैनिंग और z-नियंत्रण 1nm सटीकता के साथ जांच स्कैनिंग और z-दिशा प्रतिक्रिया को नियंत्रित कर सकता है। चित्र में घटना लेजर को फाइबर ऑप्टिक के माध्यम से जांच में पेश किया गया है और आवश्यकताओं के अनुसार घटना प्रकाश की ध्रुवीकरण स्थिति को बदल 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, जो एक फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब द्वारा प्रवर्धित होते हैं। फिर, उन्हें सीधे एनालॉग से डिजिटल में परिवर्तित किया जाता है और कंप्यूटर द्वारा एकत्र किया जाता है या स्पेक्ट्रल जानकारी प्राप्त करने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपिक प्रणाली के माध्यम से स्पेक्ट्रोमीटर में दर्ज किया जाता है। सिस्टम नियंत्रण, डेटा अधिग्रहण, छवि प्रदर्शन और डेटा प्रोसेसिंग सभी कंप्यूटर द्वारा पूरे किए जाते हैं। उपरोक्त इमेजिंग प्रक्रिया से, यह देखा जा सकता है कि निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी एक साथ तीन प्रकार की जानकारी एकत्र कर सकती है, अर्थात् नमूने की सतह आकृति विज्ञान, निकट-क्षेत्र ऑप्टिकल सिग्नल और वर्णक्रमीय सिग्नल।
