2. 近场光学显微镜近场光学显微镜是对远场光学显锻镜的革命性发展。它的结构示意如图2
图2近场光学显微镜
由图2可看出它由局域光源,激光器、光纤探针样品台,光学放大系统组成。
传统的远场光学显微镜的分辨能力一直局限于它的波长λ或孔径nsinθ参数的大小,而近场光学显微镜的工作方式是将小于波长的超分辨极限的精细结构和起伏的信息从近场区的电磁场(隐失场)获取,然后再将含该信息的隐失场变换为可进行能量输送的传播场,使放在远处的探测场和成像器件可以接受到隐含在隐失场中的超分信息,从而进行测量。
它的工作原理是,当发生光衍射现象时,利用光的可逆性,即光的传播方向反转时,光将沿入射的途径逆向传播,故用含有超分辨信息的隐失波照射具有小于波长的精细结构或空间起伏的物体,如光栅,小孔,则这些光栅或小孔可把隐失波转换成含有超分辨信息的传导播,为远处探测器所接受。故它的核心部件是近场探测的小孔装置,常用的探针有小孔探针、无空探针,等离子激元探针。
近场显微镜的特点是样品照明和样品收集这两者必须至少有一个是工作在近场,而传统光学显微镜两者都工作在远场;近场显微镜采取的是网络状扫描成像的方法。常用的近场显微镜有扫描隧道显维镜和原子力显微镜。
3. 电子显微镜电子显微镜的成像原理是根据电子光学原理,以电子束为介质,用电子束和电子透镜代替传统的光束和光学透镜。电子显微镜利用电磁场偏折、聚焦电子及电子与物质作用所产生散射之原理来研究物质构造及细微结构的精密仪器。
由DeBroglie的波动理论:λ=h/mv=h/(2qmv)
1/2可以看出电子束的波长仅与加速的电压有关(电子束的电量及质量为固定)。根据瑞莱准则:当不相干照明时;s=0.61λ/(nxsinθ)=0.61λ/NA;当相干光照明时,s=0.7λ/(nxsinθ)-0.77λ/NA:由此可以得出电子束的波长变化直接影响显微镜的分辨能力。由于DeBroglie的波动理论的发现使人们改变了传统观念光的波长不可变,从而产生了电子显微镜,使得显微镜的解析度和放大倍数得到了数量级的飞跃。电子显微镜的构造与光学显微镜的原理相似,由三部分组成:即聚光镜、物镜和投影镜(目镜)。它的光路原理如图3
图3 电子显微镜成像光路
电子显微镜按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜(反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等)和(扫描透式)显微镜。