หลักการทดลองกล้องจุลทรรศน์สนามใกล้อินฟราเรดแบบพาสซีฟ (SNoiM) และการประยุกต์
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 >>สามารถรับ 100 นาโนเมตรหรือการถอนโพรบที่เรียกว่าโหมดสนามไกล) ท้ายที่สุดแล้ว ข้อมูลระยะใกล้ของวัตถุสามารถดึงออกมาจากพื้นหลังของฟิลด์ระยะไกลได้โดยใช้เทคนิคการปรับความสูงของโพรบและดีมอดูเลชั่น
สัญญาณสนามระยะใกล้ที่กระจัดกระจายโดยโพรบจะถูกรวบรวมโดยเลนส์ใกล้วัตถุอินฟราเรดที่มีรูรับแสงเป็นตัวเลขสูง อย่างไรก็ตาม สัญญาณที่แผ่ออกไปในระยะไกลจากสภาพแวดล้อม, DUT และอุปกรณ์เองนั้นไม่สามารถยกเลิกได้ในกระบวนการนี้ และสัญญาณเหล่านั้นจะถูกรวบรวมด้วยสัญญาณสนามระยะใกล้ด้วยเลนส์ใกล้วัตถุอินฟราเรด ส่งผลให้สัญญาณสนามใกล้ที่อ่อนแอของ DUT ถูกทำลายล้างด้วยรังสีพื้นหลังสนามไกลขนาดใหญ่ เพื่อลดสัญญาณพื้นหลังในระยะไกลให้เหลือน้อยที่สุด นักวิจัยได้ออกแบบรูรับแสงคอนโฟคอลที่มีรูรับแสงขนาดเล็กมาก (~ 100 μm) เหนือเลนส์ใกล้วัตถุอินฟราเรด ซึ่งจะช่วยลดจุดรวบรวมและยับยั้งสัญญาณรังสีพื้นหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม แม้จะเป็นเช่นนั้น ก็ยากที่จะระบุได้ว่ามีเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่มีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับสัญญาณสนามใกล้ที่อ่อนแอซึ่งกระจัดกระจายโดยโพรบนาโนหรือไม่ ด้วยเหตุนี้ ทีมงานของเราจึงได้พัฒนาเครื่องตรวจจับอินฟราเรดความไวสูงพิเศษเพื่อเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคนี้
ในหมู่พวกเขา ช่องทรงกระบอกสีทองคือ Dewar ที่เกิดจากความเย็นจัด ซึ่งมีเครื่องตรวจจับอินฟราเรดความไวสูงพิเศษ (CSIP) ที่พัฒนาขึ้นเองและส่วนประกอบทางแสงอุณหภูมิต่ำบางส่วน กล่องสีขาวแสดงกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมที่ใช้ส้อมเสียง (AFM) วัตถุประสงค์ในการเก็บรวบรวมอินฟราเรด และพื้นที่เวทีตัวอย่างที่ประกอบในห้องปฏิบัติการ ความละเอียดเชิงพื้นที่ของภาพอินฟราเรดระยะใกล้ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของโพรบอีกต่อไป แต่จะถูกกำหนดโดยขนาดปลายของโพรบ ด้วยวิธีการกัดด้วยเคมีไฟฟ้า จึงสามารถเตรียมนาโนโพรบโลหะ (ทังสเตน) ที่มีสัณฐานวิทยาที่ดีเยี่ยมได้ โดยเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนปลายอาจมีขนาดเล็กเพียง 100 นาโนเมตรหรือน้อยกว่า
