ข้อดีของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้และกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะไกลอยู่ตรงไหน?
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้คืออะไร?
ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1980 ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปสู่พื้นที่ขนาดเล็กและมิติต่ำและการพัฒนาเทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน วิชาสหวิทยาการใหม่ - เลนส์ระยะใกล้ - ได้ถือกำเนิดขึ้นในสาขาทัศนศาสตร์ ออปติกระยะใกล้ได้ปฏิวัติขีดจำกัดความละเอียดออปติคอลแบบดั้งเดิม การเกิดขึ้นของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ชนิดใหม่ (NSOM—Near-field Scanning Optical Microscope หรือ SNOM) ได้ขยายขอบเขตการมองเห็นของผู้คนจากความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งของแสงตกกระทบเป็นสองสามในสิบของความยาวคลื่น นั่นคือ ระดับนาโนเมตร ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ เลนส์ในเครื่องมือวัดแสงแบบเดิมจะถูกแทนที่ด้วยหัววัดแสงขนาดเล็กที่มีรูรับแสงส่วนปลายเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงมาก
ในช่วงต้นปี 1928 Synge เสนอว่าหลังจากการฉายรังสีแสงที่ตกกระทบผ่านรูเล็กๆ ที่มีรูรับแสง 10 นาโนเมตรไปยังตัวอย่างที่มีระยะห่าง 10 นาโนเมตร การสแกนด้วยขนาดขั้นบันได 10 นาโนเมตร และรวบรวมสัญญาณแสงของพื้นที่ไมโคร เป็นไปได้ เพื่อให้ได้ความละเอียดสูงสุด ในคำอธิบายที่เข้าใจง่ายนี้ Synge ได้ทำนายคุณสมบัติหลักของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้สมัยใหม่ไว้อย่างชัดเจน
ในปี 1970 Ash และ Nicholls ใช้แนวคิดของสนามใกล้เพื่อสร้างภาพสองมิติที่มีความละเอียด K/60 ในย่านความถี่ไมโครเวฟ (K=3cm) ในปี 1983 ศูนย์วิจัย BM Zurich ประสบความสำเร็จในการประดิษฐ์รูแสงระดับนาโนที่ส่วนปลายของผลึกควอตซ์เคลือบโลหะ ภาพความละเอียดออปติคอลสูงพิเศษที่ K/20 ได้รับโดยใช้กระแสอุโมงค์เป็นป้อนกลับสำหรับระยะห่างระหว่างโพรบและตัวอย่าง แรงผลักดันที่จะนำออปติคระยะใกล้มาสู่ความสนใจในวงกว้างนั้นมาจาก AT&T Bell Laboratories ในปี 1991 เบ็ตซิกและคณะ ใช้ใยแก้วนำแสงเพื่อสร้างรูออปติคัลเรียวที่มีฟลักซ์แสงสูง และติดฟิล์มโลหะไว้ด้านข้าง ควบคู่กับวิธีการปรับระยะห่างของโพรบตัวอย่างแบบแรงเฉือนที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มฟลักซ์โฟตอนที่ส่งเท่านั้น ในขณะเดียวกัน ก็มีวิธีการควบคุมที่เสถียรและเชื่อถือได้ ซึ่งได้กระตุ้นการสังเกตด้วยแสงความละเอียดสูงของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระยะใกล้ในสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา เคมี โดเมนแมกนีโตออปติก และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูง และอุปกรณ์ควอนตัม ชุดการศึกษา สิ่งที่เรียกว่าออปติกระยะใกล้นั้นสัมพันธ์กับออปติกระยะไกล ทฤษฎีทัศนศาสตร์แบบดั้งเดิม เช่น ทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตและทัศนศาสตร์เชิงกายภาพ มักจะศึกษาเฉพาะการกระจายของสนามแสงที่ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุ และโดยทั่วไปเรียกว่าทัศนศาสตร์เขตแสงไกล โดยหลักการแล้ว มีขีดจำกัดการเลี้ยวเบนระยะไกลในออปติคัลระยะไกล ซึ่งจำกัดขนาดความละเอียดขั้นต่ำและขนาดเครื่องหมายขั้นต่ำ เมื่อใช้หลักการของออปติคัลระยะไกลสำหรับกล้องจุลทรรศน์และแอปพลิเคชันออปติกอื่นๆ ในทางกลับกัน เลนส์ระยะใกล้ศึกษาการกระจายของสนามแสงภายในช่วงความยาวคลื่นจากแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุ ในด้านการวิจัยเลนส์ระยะใกล้ ขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของสนามระยะไกลถูกทำลาย และขีดจำกัดความละเอียดไม่อยู่ภายใต้ข้อจำกัดใดๆ ในหลักการอีกต่อไป และอาจมีขนาดเล็กมากอย่างไม่สิ้นสุด ดังนั้นความละเอียดของแสงของการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์และออปติคัลอื่นๆ สามารถปรับปรุงการใช้งานตามหลักการของออปติกระยะใกล้ ประเมิน.
ความละเอียดของออปติคอลที่ใช้เทคโนโลยีออปติกระยะใกล้สามารถเข้าถึงระดับนาโนเมตรได้ ทะลุขีดจำกัดความละเอียดของการเลี้ยวเบนของออปติกแบบดั้งเดิม ซึ่งจะให้การทำงานที่มีประสิทธิภาพ วิธีการวัด และระบบเครื่องมือสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายสาขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนานาโนเทคโนโลยี ในปัจจุบัน กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงสแกนระยะใกล้และสเปกโตรมิเตอร์ระยะใกล้ที่ใช้การตรวจจับด้วยสนามแสงแวงได้ถูกนำมาใช้ในสาขาฟิสิกส์ ชีววิทยา เคมี และวัสดุศาสตร์ และขอบเขตของการใช้งานก็ขยายออกไปอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่แอปพลิเคชันอื่นๆ ที่ใช้ออปติกระยะใกล้ เช่น การพิมพ์หินนาโนและการจัดเก็บออปติคัลระยะใกล้ที่มีความหนาแน่นสูงพิเศษ ส่วนประกอบนาโนออปติคัล การดักจับและการจัดการอนุภาคขนาดนาโน เป็นต้น ก็ได้รับความสนใจเช่นกัน นักวิทยาศาสตร์หลายคน
นอกเหนือจากความจริงที่ว่าทั้งสองเรียกว่ากล้องจุลทรรศน์แล้วยังมีความคล้ายคลึงกันไม่มากนัก
ประการแรก ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุดคือความละเอียดแตกต่างกัน กล้องจุลทรรศน์ภาคสนาม ซึ่งก็คือกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบดั้งเดิม ถูกจำกัดด้วยขีดจำกัดการเลี้ยวเบน เป็นการยากที่จะถ่ายภาพให้ชัดเจนในบริเวณที่เล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์ระยะใกล้สามารถถ่ายภาพได้อย่างชัดเจน
ประการที่สองหลักการแตกต่างกัน กล้องจุลทรรศน์ระยะไกลใช้การสะท้อนและการหักเหของแสง ฯลฯ และสามารถใช้เลนส์ร่วมกันได้ ในขณะที่อยู่ในสนามระยะใกล้ จำเป็นต้องมีหัววัด และการเชื่อมต่อและการแปลงของสนามการหายไปและสนามการส่งสัญญาณจะใช้เพื่อให้ได้การจัดตำแหน่งแสง การรับสัญญาณ
นอกจากนี้ ความซับซ้อนของตราสาร ต้นทุน ฯลฯ ทั้งสองไม่เหมือนกัน
