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近場光學顯微術(NSOM)/原子力顯微術(AFM)的原理

近場光學顯微術是一項不受繞射極限限制的光學顯微技術,其空間解析度僅取決於偵測器的大小。在1928年,Synge首先提出此一設計概念: (sub-wavelength aperture)使用次波長孔穴於近場區域掃瞄,raster scanned images,壓電距離控制(piezoelectric position control),(metal coatings )金屬鍍膜以侷限光場接收區域。

最直接的近場光學量測方式,即是使用已鍍上鋁金屬薄膜的光纖孔穴探針作為光學訊號接收器。然而,如何達到控制探針與樣品保持在近場(near field)的偵測區域內,即是保持探針與樣品的距離,對近場光學而言,是非常重要的。目前最常使用的方式為剪力式(shear force mode)的迴饋方式(利用石英音叉之振幅在靠近樣品表時所造成的振幅衰減變化)。所以,可以同時取得樣品表面的形貌(AFM)與近場光學訊號 (NSOM)。

石墨台階的AFM影像


基於石音音叉檢測方式的NSOM/AFM完成進度


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