Infrasarkanās pasīvās tuva lauka mikroskopijas (SNoiM) eksperimentālie principi un tās pielietojumi
Near-field radiation at the surface of an object is difficult to detect due to its swift-wave nature (i.e., the intensity decreases sharply as it moves away from the surface of the object). In SNoiM, this problem is effectively solved using the scanning probe technique. As shown in Fig. 1(b), when the nanoprobe is not introduced (or the probe is far away from the object surface), the near-field snappy waves near the surface of the object cannot be detected, and the microscope operates in the conventional infrared thermography mode, which obtains only the far-field radiated signals.The key of the SNoiM technique is to bring the probe close to the near-surface of the sample (e.g., within 10 nm) so that the near-field snappy waves can be effectively scattered by the tip of the probe. In this detection mode, both near-field and far-field components are present in the sample signal acquired by the probe. Therefore, by controlling the probe-to-surface spacing h, a mixed near-field and far-field signal (h < 100 nm, called near-field mode) or a single far-field signal (h >>Var iegūt 100 nm vai zondes izņemšanu, ko sauc par tālā lauka režīmu). Galu galā objekta tuvā lauka informāciju var iegūt no tālā lauka fona, izmantojot zondes augstuma modulācijas un demodulācijas metodes.
Zondes izkliedētos tuvā lauka signālus vispirms savāc augstas skaitliskās apertūras infrasarkanā objektīva objektīvs. Tomēr tālā lauka izstarotos signālus no vides, DUT un paša instrumenta šajā procesā nevar atcelt, un tos kopā ar tuvā lauka signāliem savāc infrasarkanā objektīva lēca, kā rezultātā tiek iegūti vāji tuvā lauka signāli. DUT iznīcina liela tālā lauka fona starojums. Lai samazinātu tālā lauka fona signālus, pētnieki izstrādāja konfokālo apertūru ar ļoti mazu diafragmu (~ 100 μm) virs infrasarkanā objektīva objektīva, kas samazina savākšanas vietu un efektīvi nomāc fona starojuma signālus. Tomēr pat ar to ir grūti noteikt, vai ir pietiekami jutīgs infrasarkanais detektors, kas var noteikt vājos tuvā lauka signālus, ko izkliedē nanozondes. Šim nolūkam mūsu komanda ir izstrādājusi īpaši augstas jutības infrasarkano staru detektoru, lai pārvarētu šo tehnisko barjeru.
Starp tiem zelta cilindriskais dobums ir kriogēns Dewar, kurā ir pašu izstrādāts īpaši augstas jutības infrasarkanais detektors (CSIP) un daži zemas temperatūras optiskie komponenti; baltajā lodziņā ir redzams uz kamertonis balstīts atomu spēka mikroskops (AFM), infrasarkano staru savākšanas objektīvs un laboratorijā samontētais parauga stadijas laukums. IR tuvā lauka attēla telpisko izšķirtspēju vairs neierobežo zondes viļņa garums, bet to nosaka zondes gala izmērs. Ar elektroķīmiskās kodināšanas metodi var izgatavot metāla (volframa) nanozondes ar izcilu morfoloģiju, kurās gala diametrs var būt pat 100 nm vai mazāks.
