หลักการของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้
Traditional optical microscopes consist of optical lenses that can magnify objects several thousand times to observe details. Due to the diffraction effect of light waves, it is impossible to increase the magnification infinitely, as the diffraction limit of light waves will be encountered. The resolution of traditional optical microscopes cannot exceed half of the wavelength of light. For example, using green light with a wavelength of λ=400nm as the light source can only distinguish two objects with a distance of 200nm. In practical applications, when λ>400nm, the resolution is lower. This is because general optical observations are made at a distance (>>แล) จากวัตถุ
ตามหลักการตรวจจับและการถ่ายภาพของสนามที่ไม่มีรังสี กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้สามารถทะลุขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไป และดำเนินการสร้างภาพด้วยแสงระดับนาโนและการวิจัยสเปกตรัมที่ความละเอียดแสงสูงเป็นพิเศษ
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ประกอบด้วยโพรบ อุปกรณ์ส่งสัญญาณ การควบคุมการสแกน การประมวลผลสัญญาณ และระบบตอบรับสัญญาณ หลักการสร้างและการตรวจจับในสนามระยะใกล้: แสงตกกระทบจะส่องบนวัตถุที่มีโครงสร้างขนาดเล็กและละเอียดจำนวนมากบนพื้นผิว โครงสร้างเล็กๆ เหล่านี้ภายใต้การกระทำของสนามแสงที่ตกกระทบ จะสร้างคลื่นสะท้อน รวมถึงคลื่นที่หายไปซึ่งจำกัดอยู่ที่พื้นผิวของวัตถุ และแพร่กระจายคลื่นไปในระยะไกล คลื่นอีวาเซนท์มาจากโครงสร้างเล็กๆ ภายในวัตถุ (วัตถุที่เล็กกว่าความยาวคลื่น) คลื่นที่แพร่กระจายมาจากโครงสร้างคร่าวๆ ในวัตถุ (วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่น) ซึ่งไม่มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับโครงสร้างละเอียดของวัตถุ ถ้าใช้จุดศูนย์กลางการกระเจิงที่มีขนาดเล็กมากเป็นเครื่องตรวจจับนาโน (เช่น โพรบ) และวางไว้ใกล้พื้นผิวของวัตถุเพียงพอ คลื่นที่หายไปจะตื่นเต้น ทำให้มันเปล่งแสงอีกครั้ง แสงที่เกิดจากการกระตุ้นนี้ยังรวมถึงคลื่นที่หายไปซึ่งตรวจไม่พบและคลื่นการแพร่กระจายที่สามารถแพร่กระจายไปยังการตรวจจับระยะไกล ทำให้กระบวนการตรวจจับสนามใกล้เสร็จสมบูรณ์ การเปลี่ยนแปลงระหว่างสนามที่หายไปและสนามการขยายพันธุ์นั้นเป็นเส้นตรง และสนามการขยายพันธุ์จะสะท้อนการเปลี่ยนแปลงในสนามแฝงได้อย่างแม่นยำ หากใช้ศูนย์กลางการกระเจิงในการสแกนพื้นผิวของวัตถุ ก็จะได้ภาพสองมิติ ตามหลักการของการผกผันร่วมกัน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงการฉายรังสีและเครื่องตรวจจับนาโนจะถูกสลับ และตัวอย่างจะถูกฉายรังสีด้วยแหล่งกำเนิดแสงนาโน (สนามที่หายไป) เนื่องจากผลกระทบจากการกระเจิงของโครงสร้างละเอียดของวัตถุเมื่อเทียบกับสนามการปล่อยคลื่น คลื่นที่หายไปจึงถูกแปลงเป็นคลื่นที่แพร่กระจายซึ่งสามารถตรวจจับได้ในระยะไกล และผลลัพธ์ที่ได้ก็เหมือนกันโดยสิ้นเชิง
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้เป็นเทคนิคการถ่ายภาพดิจิทัลที่เกี่ยวข้องกับการสแกนและบันทึกหัววัดทีละจุดบนพื้นผิวของตัวอย่าง รูปที่ 1 เป็นแผนภาพหลักการถ่ายภาพของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ วิธีการประมาณคร่าวๆ ของ xyz ในรูปสามารถปรับระยะห่างระหว่างโพรบกับตัวอย่างได้ด้วยความแม่นยำหลายสิบนาโนเมตร การสแกน xy และการควบคุม z สามารถควบคุมการสแกนโพรบและการป้อนกลับทิศทาง z ด้วยความแม่นยำ 1 นาโนเมตร เลเซอร์ตกกระทบในภาพถูกนำเข้าไปในโพรบผ่านไฟเบอร์ออปติก และสามารถเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของแสงตกกระทบได้ตามความต้องการ เมื่อเลเซอร์ตกกระทบฉายรังสีตัวอย่าง เครื่องตรวจจับสามารถแยกสัญญาณการส่งสัญญาณและสัญญาณการสะท้อนที่ถูกมอดูเลตโดยตัวอย่าง ซึ่งถูกขยายโดยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ จากนั้นจะถูกแปลงจากแอนะล็อกเป็นดิจิทัลโดยตรงและรวบรวมโดยคอมพิวเตอร์หรือป้อนเข้าไปในสเปกโตรมิเตอร์ผ่านระบบสเปกโทรสโกปีเพื่อรับข้อมูลสเปกตรัม การควบคุมระบบ การเก็บข้อมูล การแสดงภาพ และการประมวลผลข้อมูล ล้วนเสร็จสิ้นโดยคอมพิวเตอร์ จากกระบวนการถ่ายภาพข้างต้น จะเห็นได้ว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้สามารถรวบรวมข้อมูลได้ 3 ประเภทพร้อมกัน ได้แก่ สัณฐานวิทยาพื้นผิวของตัวอย่าง สัญญาณแสงระยะใกล้ และสัญญาณสเปกตรัม
