Rastrovací optická mikroskopie v blízkém poli
Využití metod rastrovací mikroskopie je jednou z cest k překonání difrakčního limitu,
který známe z klasické mikroskopie (maximální možné rozlišení je omezeno zruba polovinou
vlnové délky světla). S využitím technik SPM je možné privést zdroj nebo detektor světla
nanometrických rozměrů do těsné blízkosti povrchu a tím difrakční limit překonat.
Rastrovací optická mikroskopie v blízkém poli je patrně jednou z nejsložitějších SPM metod,
nejen co se týče experimentálního hlediska (současné měření síly, pohyb sondy, excitace a zaznamenávání
optického signálu), ale i z pohledu interpretace dat. Právě úskalí interpretace dat zabránily
jejímu většímu rozšíření například v biologii, kde byla zpočátku považována za velmi slibnou
experimentální metodu.
Z experimentálního hlediska rozlišujeme dva základní režimy rastrovací optické mikroskopie:
|
-
Při aperturním měření využíváme jako sondu optické vlákno s velmi malou aperturou, pohybující
se v těsné blízkosti povrchu. Apertura je typicky 50-100 nm což je také rozlišení, kterého
můžeme dosáhnout. Vlákno může být využito jak k osvětlování vzorku, tak ke sběru světla.
Druhá část mikroskopu (sběr světla či osvětlování) je většinou řešena konvenční optikou, i když
jsou známy i případy, kdy se vláknem osvětluje i sbírá současně. Pro detekci síly mezi vláknem
a povrchem se v prvních zařízeních využíval laser, stejně jako je tomu v mikroskopii atomárních
sil. Přítomnost dalšího laseru nicméně výrazně snižuje odstup optického signálu od šumu; v současných
systémech se proto setkáváme téměř výhradně s detekcí na bázi útlumu vibrací systému sonda - piezoelektrický excitující element,
kde excitujícím elementem bývá zpravidla ladička (např. z krystalu z hodinek).
-
Při bezaperturním měření používáme pokovenou AFM sondu, využíváme přitom lokálního zesílení
elektrického pole v blízkosti špičky sondy. Sonda tvoří rozptylující centrum a detektorem
ve vzdáleném poli snímáme lokální intenzitu světla. Pro potlačení vlivu světla rozptýleného
na zbytku vzorku je často využívána synchronní detekce spojená s oscilací AFM sondy v ose z.
|  |
| Geometrie bezaperturního měření, pro ilustraci je znázorněna vlnová délka světla
v poměru k typické drsnosti povrchu a velikosti nanočástic. |
Kvantitativní měření
I přes mnoho let vývoje je ke skutečně kvantitativnímu měření optických veličin
v rámci rastrovací optické mikroskopie stále velmi daleko. Určitou cestou se zdá být využití polarizovaného
světla ke konstrukci zařízení připomínajícího elipsometr, je však třeba říct, že ani interpretace dat z takového
přístroje by nebyla jednoduchá. V rámci našeho výzkumu se snažíme provádět numerické výpočty šíření elektromagnetického
pole v rastrovacím optickém mikroskopu, které by mohly přispět k lepšímu poznání jevů souvisejících s formováním
obrazu v této speciální mikroskopické technice.
|
