Конвенционален оптичен микроскоп и оптичен микроскоп в близост до полето
Оптичният микроскоп в близост до полето е революция над конвенционалните оптични микроскопи. Той не използва оптични лещи за изображения, но използва върха на сондата, за да сканира над повърхността на пробата, за да получи информация за повърхността на пробата. Анализира физическата същност на принципите на изображения между традиционните оптични микроскопи и оптичните микроскопи в близост до полето, както и приликите и разликите в структурите на двете микроскопни системи. Въведе метода на производство на оптични сонди. Фокусът беше върху принципите на откриване на близо до полето, оптични ефекти на тунели и свойствата на не радиационните полета.
Традиционните оптични микроскопи са най -старите членове на семейството на микроскоп, с история от няколкостотин години. Това беше единственото средство за наблюдение на малки структури. Традиционните оптични микроскопи използват главно оптични лещи, за да увеличат или изображения обекти. Най -общо казано, един обектив може да увеличи обект няколко десетки пъти, а използването на комбинация от лещи може почти да го увеличи до близо хиляда пъти. Дифракционният ефект на светлината ограничава възможността за по -нататъшно подобряване на разделителната способност на оптичните микроскопи. Това е ограничението за резолюция на Rayleigh.
Преглед на традиционните оптични микроскопи
Традиционните оптични микроскопи са съставени от оптични лещи. Използвайки показателя на пречупване на материала и кривината на обектива, наблюдаваният обект се увеличава, за да се получи неговата подробна информация. Въпреки това, увеличението на оптичния микроскоп не може да бъде произволно увеличено, тъй като е ограничено от оптичната дифракционна граница.
Когато R е разстоянието между две точки, λ е дължината на вълната на лъча, N е показател на пречупване на средата, а θ е половината ъглова бленда на обектива, която събира и фокусира лъча върху детектора. Той определя разстоянието, на което може да се разграничи прецизно две точки, което се определя от параметрите на системата за изображения. Горното неравенство показва, че за да се подобри разделителната способност (т.е. намаляване на разстоянието R), има само три начина: (1) изберете по-къси дължини на вълната (ако UV електромагнитното излъчване, рентгенови лъчи или електронни греди са избрани, те ще бъдат по-ефективни). (2) За подобряване на N, работете с материали с висок показател на пречупване. Това е принципът на потапящата микроскопия, изобретен от amici в средата -19 век. (3) Увеличете ъгъла на блендата на микроскопа. Електронните микроскопи използват електронни лъчи вместо светлинни греди, като значително подобряват разделителната способност. Трябва да се отбележи, че критерият на Rayleigh се основава на предположението за разпространение на вълни. Ако могат да бъдат открити не радиационни полета, се очаква да се избегне критерията на Rayleigh и напълно да пробие ограниченията на дифракционните бариери.
Принцип на оптичния микроскоп в близост до полето
Можем да разберем процеса на изобразяване, както следва: Когато фотон или електрон, излъчван от източник на светлина, се проектира върху целевия обект, той се отразява и улавя или получава от някакъв детектор (като очите или камерата на наблюдателя). Поради факта, че траекторията и броят на отразените частици са свързани със свойствата на обекта, лъчите на частиците носят информация за характеристиките на обекта. Ние наричаме проекцията на цел „изображение“. Физически обектите и изображенията са изключително различни: обектите обикновено са триизмерни; И обикновено това е двуизмерна проекция на физически количества, свързани със структурата на обекта, тъй като носителят за запис е двуизмерен. Това физическо количество обикновено е интензивност на светлината, тъй като детекторите са чувствителни само към интензивността на светлината. Ако заменим самия обект с леко поле, свързано с обекта, можем да проучим връзката между обектното поле и полето на изображението, тоест връзката между интензивността на обектното поле и неговата интензивност на равнината на изображението. На първия въпрос, на който трябва да се отговори обаче, е: Каква е връзката между структурата на даден обект и нейното леко поле? По принцип уравненията на Максуел предоставят начин да се проучи този проблем: промените в разпределението на електронния ток или плътността на заряда вътре в обект под действието на външно електромагнитно поле; Осцилиращите заряди и токове могат да причинят промени в електромагнитното поле, което му позволява да се разпространява от повърхността на обект към външното пространство. Според принципа на непрекъснатостта изглежда логично да се заключи, че разпределението на зарядите и токовете на повърхността на обекта може да бъде реконструирано от разпределението на пространственото поле, изключително близо до обекта. Поради факта, че разпределението на зарядите или токовете се променя само на изключително малки разстояния (като цяло по -малко от дължината на вълната), ние също така приемаме, че „космическото поле изключително близо до обекта“ се променя само на толкова малки разстояния.
