А, (5) | Предыдущий раздел | Раздел верхнего уровня | Следующий раздел |
Микроскопия ближнего поля – это методы исследования, принцип работы которых основан на использовании малой диафрагмы, обеспечивающей излучение малого диаметра, или зонда, выполняющего ту же роль, близко поднесённых к изучаемому объекту.
Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) также относится к приборам микроскопии ближнего поля.
При наличии уникальных возможностей СТМ:
Микроскопия ближнего поля бурно развивается. С каждым годом появляются новые конструкции микроскопов, которые благодаря своей относительной дешевизне внедряются не только в научно-исследовательские центры, но и на производстве. Рассмотрим принципы работы других, уже разработанных или только проектирующихся микроскопов ближнего поля [2].
Микроскоп атомных сил (МАС). В этом микроскопе в качестве сенсора использованы силы отталкивания (примерно 10-9 Н), которые возникают при приближении зонда к поверхности на межатомное расстояние и являются результатом взаимодействия волновых функций электронов атомов зонда и образца. Последнее достижение в этой области – создание лазерного силового микроскопа, который измеряет силы отталкивания до 10–11 Н на расстоянии до 20 нм, с разрешением порядка 5 нм. Такой инструмент удобен для исследования, например, неровностей поверхности элементов микросхем на всех этапах их изготовления.
Микроскоп магнитных сил (ММС). В приборе использован принцип силового микроскопа ближнего поля, где в качестве зонда применяется намагниченное острие. Его взаимодействие с поверхностью образца позволяет регистрировать магнитные микрополя и представлять их в качестве карты намагниченности. Разрешение микроскопа составляет около 25 нм, при размере доменов около 200 нм.
Микроскоп электростатических сил (МЭС). Острие и образец рассматриваются как конденсатор, а с помощью лазерного силового микроскопа измеряется изменение ёмкости до 10-22 Ф с полосой пропускания 1 Гц. Микроскоп позволяет изучать изменение потенциала вдоль поверхности образца бесконтактным методом.
Оптический микроскоп ближнего поля. Принцип ближнего поля – малой диафрагмы, поднесённой близко к рассматриваемому объекту, даёт возможность повысить разрешение микроскопа
Максимальная разрешающая способность оптического микроскопа соответствует условию
А, (5) где l – длина волны света, А – числовая апертура объектива.
Для освещения объекта наиболее часто применяют белый свет, длину
волны которого можно принять l 
550 нм. Максимальное значение числовой
апертуры, достигаемое при использовании иммерсии, составляет А = 1,44.
В соответствии с условием (5), разрешающая способность оптического микроскопа
будет равна d 200 нм.
Если освещать образец через диафрагму с диаметром отверстия d, намного меньшим длины волны падающего света и регистрировать интенсивность проходящего через объект или отражённого от него излучения, то размер диафрагмы будет определять разрешение прибора. Так, для d<<550 нм получено разрешение около 50 нм, что существенно выше, чем у оптического микроскопа.
Расширение области использования микроскопов ближнего поля предусматривает их применение для записи и воспроизведения информации. Все перечисленные выше способы получения изображения в принципе могут быть использованы для этой цели. В качестве элемента, несущего бит информации, в зависимости от используемого микроскопа могут выступать: искусственный рельеф с минимальным размером элемента, равным диаметру одного атома (МАС); магнитная структура поверхности с минимальным размером, равным величине магнитного домена (ММС); неоднородность потенциала или заряда (МЭС).
| Предыдущий раздел | Раздел верхнего уровня | Следующий раздел |