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1、近场光学显微镜传统光学显微镜（即远场光学显微镜）是显微镜家族中年代最久远的成员，它曾是观测微小结构的唯一手段。传统光学显微镜由光学透镜组成，利用折射率变化和透镜的曲率变化，将被观察的物体放大，来获得其细节信息。然而，光的衍射极限限制了光学显微镜分辨力的进一步提高。由瑞利分辨力极限可知，光学显微镜的放大倍数是不能任意增大的。瑞利判据建立在传播波的假设下，如果能够探测携带物体细节信息的倏逝波，就能规避瑞利判据，突破衍射极限的限制。近场光学既是突破衍射极限的一种有效光学手段，它是随着科学技术向小尺寸和低维空间推进所出现的光学领域中的一个新型交叉学科，其研究对象是距离物体表面一个波长（几个纳米）以内的
2、光学现象。近场光学显微术是一种新型超高分辨率显微成像技术，是探针技术与光学显微技术相结合的产物，是近场光学中的一个重要组成部分。近场光学成像不同于经典光学，它所涉及的是一个波长范围内的光学理论和现象。所谓的“近场”区域内包含：（I）辐射场:是可向外传输的场成分；（2）非辐射场:是被限制在样品表面并且在远处迅速衰减的场成分。由于近场波体现了光在传播时遇到空间光学性质不连续情况下的瞬态变化，所以可以通过探测样品的倏逝波来探测样品的亚波长结构和光学信息。近年来，近场光学显微术在理论和实践上都已取得了突破性的发展。图1显微镜分辨率提高历史示意图近场光学显微镜由探针、信号传输器件、扫描控制、信号处理和信
3、号反馈等系统组成。近场产生和探测原理：入射光照射到表面上有许多微小细微结构的物体上，这些细微结构在入射光场的作用下，产生的反射波包含限制于物体表面的倏逝波和传向远处的传播波。倏逝波来自于物体中的细微结构（小于波长的物体）。而传播波则来自于物体中粗糙的结构（大于波长的物体）后者不含任何物体细微结构的信息。如果将一个非常小的散射中心作为纳米探测器（如探针），放在离物体表面足够近的地方，将倏逝波激发，使它再次发光。这种被激发而产生的光同样包含不可探测的倏逝波和可传播到远处探测的传播波，这个过程便完成了近场的探测。倏逝场与传播场之间的转换是线性的，传播场准确地反映出隐失场的变化。如果用一个散射中心在物
4、体表面进行扫描，就可以得到一幅二维图象。根据互逆原理，将照射光源和纳米探测器的作用相互调换一下，采用纳米光源（倏逝场）照射样品，因物体细微结构对照射场的散射作用，倏逝波被转换为可在远处探测的传播波，其结果完全相同。curdiokl(ondcnscr图2几种近场光学显微镜原理图quart?inctaJcoatedcuntnrpyramidmeialfretejttremiiy近场光学显微是由探针在样品表面逐点扫描和逐点记录后数字成像的。下图是一种近场光学显微镜的成像原理图。图中x-y-z粗逼近方式可以用几十纳米的精度调节探针至样品的间距；而x-y扫描及z控制可用1nm精度控制探针扫描及z方向的反
5、馈随动。图中的入射激光，通过光纤引入探针，并可根据要求改变入射光的偏振态。当入射激光照射样品时，探测器可以分别采集被样品调制的透射号和反射信号，并由光电倍增管放大，然后直接由模-数转换后经计算机采集或通过分光系统进入光谱仪，以得到光谱信息。系统控制、数据采集、图像显示和数据处理均由计算机完成。由以上成像过程可以看出，近场光学显微镜可同时采集3类信息，即样品的表面形貌、近场光学信号及光谱信号。中七控湖-图像显亦图3近场光学显微镜结构由于近场光学显微镜能克服传统光学显微镜低分辨率以及扫描电子显微镜和扫描隧道显微镜对生物样品产生损伤等缺点，因此得到了越来越广泛的应用，特别是在生物医学以及纳米材料和微电子学等领域，成为探索生物大分子活动奥秘的光学手段，给生物学家们带来强有力的实验武器。利用近场光学显微镜，已在生物学研究所涉及的许多领域展开了工作，不仅有静态的形貌像的观察研究，如细胞的有丝分裂，染色体的分辨与局域荧光，原位DNA，RNA的测序，基因识别等，还有利用观察形貌像随时间变化的动力学过程的研究。可以肯定，近场光学显微镜必将在人类发展史上起到极其重要的作用。
