近接場光学顕微鏡の原理と応用

近接場光学顕微鏡の原理と応用

近接場光学顕微鏡（英語名：SNOM）は、非放射線場検出および画像化の原理に基づいており、通常の光学顕微鏡の回折限界を突破し、サンプルの表面から数ナノメートル離れた近接場範囲でサブ波長スケールのプローブを使用してスキャンおよび画像化技術を使用し、近接場観察範囲でサンプルをスキャンすると同時に、顕微鏡の地形画像と光学画像の回折限界を超える解像度を取得します。

近接場光学顕微鏡は、超高光学解像度でのナノスケール光学イメージングおよびナノスケール分光研究に適しています。従来の光学顕微鏡の解像度は光回折限界の影響を受け、解像度はその波長スケールを超えることはありません。従来の光学顕微鏡とは異なり、近接場光学顕微鏡はサブ波長スケールのプローブを使用して、より小さな解像度を実現します。

近接場光学顕微鏡の原理：
近接場光プローブは、溶融または腐食した光ファイバー導波路プローブを使用し、その外側に金属膜を塗布して、先端に直径 15nm ～ 100nm のサイズの光学開口部 (光学開口部) を形成し、原子間力顕微鏡 (AFM) による圧電セラミックス材料 (圧電セラミックス) の精密変位および走査検出に使用できます。正確な高さフィードバック制御により、近接場光プローブは、サンプル表面の垂直方向と水平方向の空間分解能が約 0.1nm ～ 1nm であり、サンプル表面の高さを 1nm ～ 100nm で制御し、近接場の 3 次元空間フィードバック制御 (スキャン) を行います。また、光ファイバー プローブのナノ光学開口部を使用して光情報を受信または送信し、実際の空間の 3 次元近接場光画像を取得できます。これは、プローブとサンプル表面の間の距離が一般的な光の波長よりもはるかに小さいためです。 測定される情報はすべて近接場光学情報であり、囲まれたショットの光学解像度の制限である通常の一般的な遠距離場光学の光学制限はありません。

近接場光学顕微鏡の応用：
近接場光学顕微鏡は、従来の光バイパス限界を突破し、光を直接利用してナノ材料を観察し、ナノ要素の微細構造と欠陥を分析することができ、近年では半導体レーザー部品の分析にも応用されています。高解像度のため、高密度データアクセスに使用できます。現在、この技術を使用して100 GBを超える超解像度近接場光ディスクの製造に成功しています。また、生体分子やタンパク質蛍光の近接場顕微鏡分析にも使用できます。

近接場光学顕微鏡の原理と構造：
一般に、光学顕微鏡の分解能は、遠距離場で観察する場合、光波の周長の制限により、数百ナノメートルに過ぎません。しかし、近距離場で観察する場合は、巻き付きや干渉を避けることができ、巻き付きの制限を克服して、分解能を数十ナノメートル程度まで上げることができます。近接場光学顕微鏡の構造は、先端に数十ナノメートルの開口部を持つテーパード光ファイバーをプローブとして使用します。プローブと測定対象物との距離は、近接場観察範囲内で精密に制御され、精密に位置決めおよび走査できる圧電セラミックスを使用して、原子間力顕微鏡が提供する高フィードバック制御システムと連動して、3次元空間近接場走査を実行します。光ファイバープローブは、光信号を受信または送信して、3D近接場光学画像を取得します。