自從阿貝和瑞利時(shí)代起，人們就知道經(jīng)典光學(xué)顯微鏡的分辨率是受衍射限制的，通過光學(xué)系統(tǒng)可以分辮的zui小距離。這是因?yàn)閳?chǎng)與有限大小物體的相互作用可分為兩部分:一個(gè)是與低空間頻率相的擴(kuò)散場(chǎng)，t<2/1;一個(gè)是與高空間頻率相的耗散場(chǎng)，f>2/1.現(xiàn)在我們了解到，由于物體所傳播的遠(yuǎn)場(chǎng)中不包括耗散場(chǎng)這一項(xiàng)，所以小于波長尺寸物體的探測(cè)就有很大困難，.zui近，一種新型的光學(xué)顯微鏡—近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡或掃描隧道光學(xué)顯微鏡已發(fā)展起來.這種顯微鏡的基本原理是探測(cè)小于波長尺寸的物體所傳播的近場(chǎng)，這就解決了上述主要問題.

    在70年代初，Ash和NichollsW證明T在微波波段的超分辨率顯微鏡原理.在這以后大約十年內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)沒有很大發(fā)展.直到1984年G. Massey等人發(fā)表了他們zui初的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把Ash和Nicholls的理淪護(hù)展到了可見光波段.然后，很多關(guān)于近場(chǎng)技術(shù)的報(bào)告紛紛發(fā)表。例如。Ficher用一個(gè)較大的孔來掃描低于波長大小的結(jié)構(gòu)，并給出了一系列有趣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但這些結(jié)果由于種種原因難于解釋。Massey把近場(chǎng)成像技術(shù)發(fā)展到遠(yuǎn)紅外波段,這一發(fā)展得到很多應(yīng)用。Poh等人研究了被他們稱做是“光學(xué)診斷器”的超分辨率顯微鏡（iil，這種顯微鏡與E. Betzig等人在986年提出的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡（NSOM）系統(tǒng)相似，但它無論從理論到實(shí)驗(yàn)上都還很不完善。此后一些報(bào)道進(jìn)一步完善了NSOM系統(tǒng)，并把它應(yīng)用于生物結(jié)構(gòu)及其他一些微小結(jié)構(gòu)樣品.

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奧林巴斯顯微鏡

    奧林巴斯顯微鏡的zui基本思想如所示.人射光垂直射人帶有一個(gè)小孔（尺度小于波長尺度）的屏上，由于屏是不透明的，人射光透過小孔出射到屏以下區(qū)域.在近場(chǎng)區(qū)域（相對(duì)于孔平面）出射光被限制于孔的尺寸范圍內(nèi)，而與人射光的波長無關(guān).在遠(yuǎn)場(chǎng)，人射光發(fā)生明顯的衍射效應(yīng)，以致不能得到孔的幾何成像.應(yīng)用準(zhǔn)直現(xiàn)象，可把待測(cè)樣品放莊孔的近場(chǎng)區(qū)域

內(nèi).在這種情況下孔相當(dāng)于一個(gè)光源，它的尺寸不再受幾何光學(xué)的限制，保側(cè)從樣品透過的

或反射的光可產(chǎn)生一個(gè)高分辨率的成像.因?yàn)榉直媛室蕾囉诳椎某叽缍皇遣ㄩL，所以如果孔足夠小，可得到10nm或更小的分辨率。

    在此基本理論的基礎(chǔ)上，有人提出了反射近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的模型。它討論了一個(gè)導(dǎo)光

的介質(zhì)尖錐與小于波長尺度粗糙表面之間光的相互作用.這一模型的一種實(shí)驗(yàn)方案。

    用He-Ne激光器做照射光源.透鏡把平行光聚焦從側(cè)面照射樣品，樣品表面外即產(chǎn)生一指數(shù)衰減的耗散場(chǎng).當(dāng)導(dǎo)光的錐尖處于這一場(chǎng)區(qū)時(shí)，它即刻把耗散場(chǎng)（evanescent field）的光傳導(dǎo)給光探測(cè)器.計(jì)算機(jī)對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理可得出三維成像.介質(zhì)尖錐尺寸及其與樣品的距離都小于光的波長.

    玻璃片上吸附物的三維圖像.介質(zhì)錐尖與樣品間的距離不變，玻璃片上吸附物的三維圖像橫向和縱向分辨率都優(yōu)于50 nm，zui高可接近10nm不難理解，介質(zhì)錐尖制作是關(guān)鍵技術(shù)之一，錐尖尺寸越小越好，它直接影響圖像的橫向分辨率.介質(zhì)錐尖與樣品表面間的距離必須足夠小，否則達(dá)不到近場(chǎng)條件要求，它直接影響圖像的縱向分辨率.

近場(chǎng)光學(xué)掃描顯微鏡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是令人鼓舞的，其分辨率已達(dá)到了很高的水平，盡管還還可進(jìn)一步開發(fā)，應(yīng)用范圍還可進(jìn)一步擴(kuò)大。