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Optische Nahfeldmikroskopie(Scanning Near field Optical
Microscopy)Robert Hlzel, 25. Januar 2005
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Optische Nahfeldmikroskopie
(SNOM)berblickNahfeldtheorieExperimenteller AufbauBeispielmessungen
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Grundidee*/26
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Historischer berblick1928Synge schlgt Mikroskopie mittels
kleiner Apertur vor1944Fernfeldberechnung
(Bethe)1950Nahfeldkorrektur (Bouwkamp)1972 Ash erreicht mit
Mikrowellen (3cm) eine Auflsung von 0,5mm = l /60 1984erste Messung
mit sichtbarem Licht(Lewis/Pohl, Auflsung l/20 ) */26
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Das Abbesche Beugungslimit
GitterObjektivFourierebeneBild*/26
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Das Abbesche Beugungslimit Objektebened < l*/26
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Berechnung des NahfeldesObjektebene
(z=0)Fourier-Zerlegung:*/26
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Gesucht:Bekannt:Berechnung des Nahfeldes
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Winkelverteilung eines Spaltes*/26
- Winkelverteilung eines
SpaltesFernzoneNahfeldd>>ld~ld
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Nahfeld einer kreisfrmigen ffnung*/26E
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NahfeldsondenApertursondeaperturlose Sonde*/26
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Photonentunneln*/26
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Nahfeld vs. FernfeldFernfeldpropagierende Wellen Ortsinformation
beschrnkt auf Dd Abfall ~1/rNahfeldevaneszente Felder (Abklinglnge
~ d)stark lokalisiert => hohe Ortsinformation im Nahbereich
stark berhht gegenber Fernfeld (bis zu 106 mal strkere Intensitt,
je nach Geometrie)
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Experimenteller Aufbau*/26
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ApertursondenHerstellung:- Ziehen von Glasfasern Bedampfen mit
Aluminium Abschneiden der Spitze durch IonenstrahlVorteil:exakte
ProbenausleuchtungNachteil:geringe Auflsung
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Der Cutoff-Effektexponentieller Abfall der Intensitt unter-halb
des Cutoffpunkts
durch das Material beschrnkte Lichteinkopplung*/26
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Der Cutoff-Effekt*/26
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Aperturlose Sonden AFM- oder TunnelspitzenVorteile: bessere
Auflsung als Apertursonden (atomare Spitzen) kein
CutoffNachteil:nicht geeignet fr Fluoreszenz- messungen*/26
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Kombinierte AFM - SNOM - Messung*/26
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Kombinierte AFM - SNOM - Messungmehr Kontrast als bei reiner
Topographie- messung
-optische Eigenschaften der Oberflche sind zugnglich
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Messung an PhotodetektorenPhotostrom*/26
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EinzelmoleklfluoreszenzProteasom-Molekle (11x15 nm) werden mit
Fluoreszenzfarbstoffen markiert, und knnen einzeln detektiert
werden.*/26
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Evaneszenzfeld-SensorenPrismaLuftLaserLaser wird ber O2-Resonanz
durchgestimmt=> Abklinglnge d ndert sich um etwa 30%*/26
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Zusammenfassung: SNOMobjektgebundene evaneszente Felder
enthalten Ortsinformation jenseits des Abbeschen
BeugungslimitsExperimenteller Aufbau: AFM mit Messung der
Streulichtintensitt von Apertursonden oder AFM-Spitzen optische
Informationen auf Nanometerskala
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Verwendete LiteraturVorlesungsskript Nanooptik (Dr. R.
Hillenbrand)http://www.biochem.mpg.deGeorg Kolb: Optische
Nahfeldmikroskopie an Photodetektoren mit hoher AuflsungBernhard
Knoll: Abtastende Nahfeldmikroskopie mit Infrarot- und
MikrowellenAxel Kramer: Optische Nahfeldmikroskopie an
oberflchenaktiven Filmen und einzelnen MoleklenBergmann-Schfer:
OptikInternet */26
Hier sollte noch Apertursonde und die andere rein Auflsung war
lambda/ 16lamdaHier kommt ein Bild vom exponentiellen abklingen und
ein Bouwkamp rein, woher auch immer!berhhung ansprechenErwhnen,
dass die Spitze ein zeitlich vernderbares Feld sieht usw!noch mal
schauen, wo du die 1000000 her hast!Abmessungen, herstellung muss
rein, dann ein schnes bild, vielleicht durch klicken!noch zu klren:
was fr bilderHier Koaxialsonden erwhnen , Grenordnung der
Wellenlnge wre gut!Eine Folie exakt gerade, eine Folie aus
Internet!; ist eventuell erweiterbar durch Knollrechnung
Kontrastverstrkung, Streuverhalten, die verschiedenen
Elementetechnische info zu dem Versuch sollte nicht ganz fehlen!
=> vielleicht nur die, und Vorteile, die ja augenfllig sind nur
erwhnen!(Proteasome) 11X15 nm breit, vielleicht noch dazu sagen,
dass separat anregungslicht gestrahlt wird, dass dann aber
rausgefiltert werden kann!, das es ne Doktorarbeit hier war, und so
weiterNach erwhnung von Afm draufkommen, z.B: streuquerschnitte von
Polymeren usw.*
