掃描近場光學顯微鏡SNOM

掃描近場光學顯微鏡(scanning near-field optical microscopy, SNOM)，能在納米尺度上探測樣品的光學信息，打破了長久以來經典(或遠場)光學顯微鏡理論分辨率的阿貝衍射極限，將光學分辨率提高了幾十甚至上百倍。且縱向分辨率優于橫向分辨率，能夠得到清晰的三維圖像，以及局域熒光、偏振、折射率、光吸收率、光譜等信息。

掃描近場光學顯微鏡的特點

與普通光學顯微鏡(OM)相比，SNOM明顯的不同之處在于：

◆ 照明光源的尺度和照明方法不同。

普通OM用擴展光源在遠場照明樣品，SNOM用納米局域光源在納米尺度的近場距離內照明樣品(SNOM的樣品照明和樣品信號收集兩者必須至少有一個在近場區域，而普通OM的兩者都工作在遠場)。

◆ 工作方式不同。

普通OM采用“整體”照明“整體”成像的工作方式，而SNOM采用“逐點”掃描照明“整體”成像的工作方式。

◆ 成像方法不同。

普通OM用肉眼(或照相機、攝像機等)直接觀察(或接收)放大了的物體圖像，而在SNOM中，由顯微物鏡放大并經光電倍增管接收的來自樣品的局域光信號不能直接形成圖像，必須用掃描技術使局域光源逐點掃描照明樣品，由光電接收器接收光信號，再借助計算機把來自樣品各點的局域光信號轉換成樣品圖像。

SNOM結構的3大部分

◆ 照明系統 (光信號輸入系統): 光源、光探針

◆ 光信號采集和再分配系統: 樣品臺、反饋控制系統

◆ 光信號監測系統：光譜等

SNOW的應用

◆ 與SEM、TEM、STM不同，SNOM用光子成像，由于光子沒有質量和電荷，很容易聚焦和改變偏振，可以在氣體和液體介質中傳播，對樣品一般不產生損壞。

◆ SNOM的出現使人們將光學性質的研究拓展到納米尺度，許多研究組已報道高達20nm的分辨率，盡管還未達到SEM或STM的精度，但由于光子具有電子所未有的上述優點，可以提供其他方法所不能實現的技術，如近場光譜等。

◆ 近年來，在單個分子成像、光致熒光及其瞬態光學性質，超高密度磁光存儲材料的磁疇結構研究，載流子擴散，生物材料的原位納米尺度光學成像，量子器件的發光特性以及表面等離子增強的近場現象等研究取得了很大進展。

應用實例

◆ 近場光誘發的質量轉移

◆ 高分辨光學成像

◆ 高密度存儲

◆ 生命科學 (細胞，DNA……)

◆ 材料科學

審核編輯 黃宇