Оптическая микроскопия ближнего поля для исследования нанообъектов, страница 2

Решение задачи о прохождении света через диафрагму радиусом в бесконечно тонком проводящем экране было впервые получено Г. Бёте. Оказалось, что диафрагма такого размера пропускает значительно меньше света, чем можно ожидать, экстраполируя результаты расчета при . В частности, сечение рассеяния неполяризованного света связано с величиной a и волновым числом соотношением

где - угол падения излучения.

Формула (1) помимо численного коэффициента отличается от используемой в расчетах по методу Кирхгофа дополнительным множителем . Различие вызвано тем, что значительная часть электромагнитной энергии переходит в нерадиационную форму, которая не может быть воспринята удаленным наблюдателем. С точки зрения такого наблюдателя, диафрагма рассеивает свет как пара взаимно перпендикулярных диполей: электрического, направленного вдоль оси диафрагмы, и магнитного, моменты которых равны соответственно

где - электрический и магнитный векторы поля перед экраном. Чисто качественно формула (2) справедлива также и в случае, когда вместо диафрагмы выступает сфера радиуса a; при этом для количественного совпадения необходимо положить, что диэлектрическая проницаемость материала сферы .

Заключение

Ближнепольный оптический микроскоп был изобретен вслед за сканирующим туннельным микроскопом сотрудником лаборатории IBM в Цюрихе Дитером Полем.

Создание туннельного микроскопа положило начало целой области исследований — сканирующей зондовой микроскопии.

Однако все методы построения сканирующих микроскопов подразумевали измерение какого либо неоптического параметра поверхности образца. Оптические же микроскопы были ограничены дифракционным пределом.

Если в качестве зонда вместо иглы взять миниатюрную диафрагму с отверстием в несколько нанометров. И в соответствии с законами квантовой механики, видимый свет (с длиной волны несколько сот нанометров) проникает в такое маленькое отверстие, но не далеко, а на расстояние, сопоставимое с размерами отверстия. Если в пределах этого расстояния, в так называемом «ближнем поле», поставить образец, отраженный от него свет даст видимый сигнал. Перемещая диафрагму в непосредственной близости от образца, как в туннельном микроскопе, получим поточечное изображение поверхности.

Уникальность ближнепольной оптической микроскопии по сравнению с другими сканирующими методами состоит в том, что изображение строится непосредственно в оптическом диапазоне, в том числе видимого света, однако разрешение многократно превышает разрешение традиционных оптических систем.

Список использованной литературы

1. Статья Преодоление дифракционного предела в оптик, М. Н. Либенсон Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики; адрес статью в интернете: http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1184676&uri=text1.html&_ga=1.60246381.1564445409.1442917551

2. Статья: Certus NSOM - сканирующий оптический микроскоп ближнего поля ; адрес статью в интернете: http://www.nanoscantech.com/ru/products/spm/spm-131.html

3. Статья в интеренет Энциклопедии, адрес статью в интернете: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BB%D0%B8%D0%B6%D0%BD%D0%B5%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F

4. Вудраф, Д. Современные методы исследования поверхности /Д.Вудраф, Т. Делчар; пер. с англ. М., 1989.