SNOM的工作原理

经典光学显微镜的分辨能力受到阿贝衍射极限的限制，约为光学波长的一半。然而，克服这一限制是可能的。

如果在金属片上靠近物体的地方扫描一个亚波长孔，那么通过孔的探测到的光就可以形成一个超分辨率的图像。基于此原理的扫描近场显微镜由Synge首先提出，Ash和Nicholls在微波频率下进行了演示，分辨率为l/60。Pohl等人在可见波长证明了这一原理(光学听诊器，近场光学扫描显微镜，SNOM)。在Betzig等人已经演示了使用纤维探针成像各种样品与一些不同的对比机制。

使系统更容易使用和扩展其适用性orbitrary地形的样本,它将有利于有距离监管机制能够自动化初始孔径方法和维护在一个固定的距离在整个样本的扫描。在SNOM和相关的倏逝场技术中，已有多种机理被提出，包括电子隧穿、电容、光子隧穿、近场反射等。

目前最常用的探针-样品距离调节方法是检测近场探针末端与样品之间的剪切力。基于剪切力的系统允许剪切力显微镜单独，或同时剪切力和近场成像，包括透明样品的透射模式，不透明样品的反射模式和样品的额外特征的发光模式。

图1．剪切力与近场扫描光学显微镜的组合原理图。

剪切力显微镜

目前最常用的探针-样品距离调节方法是检测近场探针末端与样品之间的剪切力。基于剪切力的系统允许剪切力显微镜单独，或同时剪切力和近场成像，包括透明样品的透射模式，不透明样品的反射模式和样品的额外特征的发光模式。

采用以石英音叉为传感器的非光学方案，将光学探头保持在近表面。与光学保持方案相比，它可以增加有用信号与噪声的比率。这在分辨率有限的操作中非常重要。光诱导载流子也没有出现。这是研究半导体某些性质的必要条件。

利用光纤上的石英音叉与表面相互作用的响应是获取表面信息的非光学方法的核心思想。在石英谐振频率上，光纤石英在外部馈电元件的帮助下以横向振动的方式被激发。进一步利用压电效应:在机械振荡存在的情况下，石英的电输出具有电压响应，电压响应被用作光纤振荡振幅的信息信号。

剪切力显微镜是通过以下方式实现的。压电驱动器通过石英音叉以一定的初始振幅激发光纤探头的振荡。石英的适宜输出值为Ao。当接近样品表面时，光纤探头的振荡幅度达到某个设定值，石英输出达到a值。然后通过反馈系统保持该值对样品表面进行扫描。

SNOM的关键元素

近场扫描显微镜(SNOM)的关键元件是一个微小的孔径(在我们的例子中是激光照明光纤探头的末端)，在非常接近的情况下沿着样品扫描，通常小于10纳米。

目前最常用的探针-样品距离调节方法是检测近场探针末端与样品之间的剪切力。基于剪切力的系统允许同步剪切力和近场成像，包括透明样品的透射模式，不透明样品的反射模式和获取样品额外特征的发光模式。

利用光纤上的石英音叉与表面相互作用的响应是获取表面信息的非光学方法的核心思想。在石英谐振频率上，光纤石英在外部馈电元件的帮助下以横向振动的方式被激发。进一步利用压电效应:在机械振荡存在的情况下，石英的电输出具有电压响应，电压响应被用作光纤振荡振幅的信息信号。

SNOM的传输方式

SNOM的透射方式与剪切力显微镜同时实现，剪切力显微镜通过以下方式实现。压电驱动器通过石英音叉以一定的初始振幅激发光纤探头的振荡。石英的适宜输出值为A₀．当接近样品表面时，光纤探头的振荡幅度达到某个设定值，石英输出达到a值。然后通过反馈系统保持该值对样品表面进行扫描。

在扫描下，样品被光纤探头照亮，通过物镜的样品光被定向到光电倍增管上。

图2．传输模式。

SNOM的反射模式

SNOM的反射模式与剪切力显微镜同时实现，剪切力显微镜通过以下方式实现。压电驱动器通过石英音叉以一定的初始振幅激发光纤探头的振荡。石英的适宜输出值为A₀．当接近样品表面时，光纤探头的振荡幅度达到某个设定值，石英输出达到a值。然后通过反馈系统保持该值对样品表面进行扫描。

扫描时，样品由光纤探头照射，散射光由反射镜通过光电倍增管上的物镜定向。

图3．反射模式。

SNOM的发光模式

SNOM的发光模式与剪切力显微镜同时实现，剪切力显微镜通过以下方式实现。压电驱动器通过石英音叉以一定的初始振幅激发光纤探头的振荡。石英的适宜输出值为A₀．当接近样品表面时，光纤探头的振荡幅度达到某个设定值，石英输出达到a值。然后通过反馈系统保持该值对样品表面进行扫描。

在扫描下，样品被光纤探针照亮，通过物镜和陷波滤波器的样品光被定向到光电倍增管上。

图4．发光模式。

这些信息已从NT-MDT光谱仪器提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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