近接場光学顕微鏡の原理
The traditional optical microscope consists of optical lenses that can magnify an object up to thousands of times to observe the details. Due to the diffraction effect of light waves, an infinite increase in magnification is not possible because the obstacle of the diffraction limit of light waves will be encountered, and the resolution of the traditional optical microscope cannot be more than half of the wavelength of light. For example, with a wavelength of λ = 400nm of green light as a light source, can only distinguish between two objects that are 200nm apart. In practice λ>400nm, the resolution is somewhat lower. This is due to the fact that optical observation in general is made at a great distance from the object (>>λ).
非放射場プローブおよびイメージングの原理に基づく近接場光学顕微鏡は、通常の光学顕微鏡が受ける回折限界を突破し、超高光学解像度でナノスケールの光学イメージングとナノスケールの分光研究を行うことができます。
近接場光学顕微鏡は、プローブ、信号伝送装置、走査制御、信号処理、信号フィードバックシステムで構成されています。近接場生成および検出の原理：多数の微細構造を持つ物体の表面に入射光を照射します。これらの微細構造は入射光場の役割を果たします。結果として生じる反射波には、物体の表面に限定された突発波と遠くへの伝搬波が含まれます。突発波は、物体の微細構造（波長よりも小さい物体）から発生します。伝搬波は、物体の粗い構造（波長よりも大きい物体）から発生し、物体の微細構造に関する情報は含まれていません。非常に小さな散乱中心をナノ検出器（プローブなど）として使用すると、物体の表面に十分近い位置に配置され、急速波を励起して、再び光を放射します。この励起によって生成された光には、検出できない急速波と、遠くまで伝搬できる伝搬波も含まれており、このプロセスによって近接場の検出が完了します。 急激な場と伝搬場の間の遷移は直線的であり、伝搬場は隠れた場の変化を正確に反映します。散乱中心を使用して物体の表面をスキャンすると、2次元画像が得られます。相反性の原理に従って、照射光源とナノ検出器の役割が相互に交換され、サンプルにナノ光源（急激な場）が照射され、物体の微細構造による照射場の散乱により、急激な波が遠くから検出できる伝搬波に変換され、結果はまったく同じになります。
近接場光学顕微鏡法は、サンプル表面上のプローブによる点ごとの走査と点ごとの記録、それに続くデジタル画像化から構成されます。図 1 は、近接場光学顕微鏡の画像化の概略図を示しています。図では、xyz 粗近似法を使用して、プローブからサンプルまでの距離を数十ナノメートルの精度で調整できます。一方、xy 走査と z 制御は 1nm の精度で使用して、プローブ走査とそれに続く z 方向のフィードバックを制御できます。図に示されている入射レーザーは、光ファイバーを介してプローブに導入され、入射光の偏光状態は要件に応じて変更できます。入射レーザーがサンプルを照射すると、検出器はサンプルによって変調され、光電子増倍管によって増幅された透過信号と反射信号を個別に収集し、その後、アナログ - デジタル コンバーターによってコンピューター取得を介して直接、または分光システムを介して分光計に取り込まれ、スペクトル情報を取得します。システム制御、データ取得、画像表示、およびデータ処理は、コンピューターによって完了します。 上記の画像化プロセスから、近接場光学顕微鏡は、サンプルの表面形態、近接場光信号、スペクトル信号の 3 種類の情報を同時に収集できることがわかります。
