什么是近场光学显微镜？

 

　　20世纪80年代以来，随着科学技术向小尺度、低维空间的推进和扫描探针显微镜的发展，光学领域出现了一种新的跨学科领域——近场光学。近场光学对传统的光学分辨率极限产生了**性的突破。新型近场光学显微镜（NSOM-Near-field Scanning Optical Microscope，简称SNOM）的出现，将人们的视野从入射光波长的一半扩大到了波长的十分之几，即纳米尺度。在近场光学显微镜中，传统光学仪器中的透镜被尖端孔径远小于光波长的小型光学探头所取代。

 

　　早在1928年，Synge就提出用入射光通过孔径为10nm的小孔照射距离为10nm的样品，以10nm的步长扫描并收集微区的光信号后，就有可能以获得超高分辨率。速度。在这个直观的描述中，Synge已经清楚地预测了现代近场光学显微镜的主要特征。

 

　　1970年，Ash和Nicholls应用近场的概念在微波波段（K=3cm）实现了分辨率为K/60的二维成像。1983年，BM苏黎世研究中心成功地在镀金属石英晶体的尖端制造出纳米级光学孔。利用隧道电流作为探针与样品之间距离的反馈，获得K/20超高光学分辨率图像。使近场光学受到更广泛关注的推动力来自AT&T贝尔实验室。1991年，Betzig等人。采用光纤制作高通量锥形光孔，在侧面汽化一层金属膜，并增加了独特的剪切力探针-样品间距调节方式，不仅将传输的光子通量提高了几个数量级，同时提供了稳定可靠的控制方法，已在生物、化学、磁光域、高密度信息存储设备和量子设备等不同领域的高分辨率光学观测中触发近场光学显微镜。系列研究。所谓近场光学是相对于远场光学而言的。传统的光学理论，如几何光学、物理光学等，通常只研究远离光源或远离物体的光场分布，一般统称为远场光学。原始的远场光学理论上，存在远场衍射极限，它限制了将远场光学原理用于显微镜和其他光学应用时的*小分辨率尺寸和*小标记尺寸。近场光学研究距光源或物体的波长范围内的光场分布。在近场光学研究领域，突破了远场衍射极限，分辨率极限不再受原理限制，可以无限小，从而基于近场光学原理，显微成像和其他光学应用的分辨率可以提高率。

 

　　基于近场光学技术的光学分辨率可以达到纳米量级，突破了传统光学的分辨率衍射极限。这将为许多科学研究领域，特别是纳米技术的发展提供强大的运算、测量方法和方法。仪表系统。目前，基于规避场探测的近场扫描光学显微镜和近场光谱仪已应用于物理、生物、化学、材料科学等领域，应用范围不断扩大；以及其他基于近场光学的应用，如纳米光刻和超高密度近场光存储、纳米光学元件、纳米级粒子捕获与操纵等，也引起了许多人的关注。科学家们。

 

　　除了都叫显微镜外，没有太多相似之处。

 

　　首先最大的区别就是分辨率不同。远场显微镜，即传统的光学显微镜，受到衍射极限的限制。在小于光波长的区域难以清晰成像；而近场显微镜可以实现清晰的成像。

 

　　其次，原理不同。远场显微镜利用光反射和折射等，采用透镜组合；而在近场，则需要探头利用倏逝场与传输场的耦合转换来实现光信号的采集。

 

　　此外，仪器的复杂性和成本也不尽相同。