近場光學顯微鏡原理及應用

     近場光學顯微鏡（英文名：SNOM）是根據非輻射場的探測與成像原理，能夠突破普通光學顯微鏡所受到的衍射極限，采用亞波長尺度的探針在距離樣品表面幾個納米的近場范圍進行掃描成像的技術，在近場觀測范圍內，在樣品上進行掃描而同時得到分辨率高于衍射極限的形貌像和光學像的顯微鏡。

   近場光學顯微鏡適用于超高光學分辨率下進行納米尺度光學成像與納米尺度光譜研究。傳統光學顯微鏡的分辨率受到光學衍射極限影響，分辨率不超過該波長尺度范圍。與傳統光學顯微鏡不同的是，近場光學顯微鏡利用亞波長尺度探針，可以得到更小分辨率。

近場光學顯微鏡原理：

    使用由熔拉或腐蝕光纖波導所制成之探針，在外表鍍上金屬薄膜已形成末端具有15nm至100nm直徑尺寸之光學孔徑 (optical aperture) 的近場光學探針，再以可作精密位移與掃描探測之壓電陶瓷材料(piezo-electrcal ceramics) 配合原子力顯微技術(atomic force microscopy, AFM) 所提供精確的高度回饋控制，將近場光學探針非常精確地(垂直與水平于樣品表面的方向之空間解析度可分別達到約0.1nm 與1nm) 控制在被測樣品表面上1nm 至100nm 的高度，進行三維空間可回饋控制的近場掃描(scanning)，而具有奈米光學孔徑之光纖探針即可做接收或發射光學訊息之用，由此獲得一真實空間之三維近場光學影像，因其與樣品表面距離遠小于一般光波波長，測得的信息皆屬近場光學作用的信息，無平常常見的遠場光學中繞射極限的光學解析度限制。

近場光學顯微鏡的應用：

     近場光學顯微鏡突破傳統光學繞射限制，可直接利用光來觀察奈米材料，分析奈米元件顯微結構及缺陷，近年來已應用在分析半導體雷射元件上。因其具有高解析度，可應用于高密度資料存取，目前已運用此一技術成功制作出超過100 GB 之超解析近場光碟片。此外還可應用于生物分子及蛋白質熒光光近場顯微分析。

近場光學顯微鏡的原理與構造：

    一般光學顯微鏡于遠場觀測時，因受到光波的繞射限制，其解析度僅有數百納米左右。但若在近場觀測時，可避免繞射及干涉的產生，能克服繞射限制，將解析度提升至數十納米左右。     近場光學顯微鏡的結構中，以末端背有數十納米口徑的錐狀光纖為探針。將探針和被測物的距離精準控制在近場觀測范圍內，利用可精密定位與掃描探測的壓電陶瓷，并配合原子力顯微鏡所提供的高度回饋控制系統，進行三維空間近場掃描。再由光纖探針接收或發射光學訊號，以獲得三維近場光學影像。