SnOM的运作原则

经典光学显微镜的分辨率受到Abbe的衍射限制到近似到光波长的一半.WWWR，可以克服该极限。

如果在靠近物体的地方扫描金属薄片上的亚波长孔，就可以通过通过该孔的探测光建立一个超分辨图像。基于这一原理的扫描近场显微镜最先由Synge提出，并由Ash和Nicholls在微波频率下演示，分辨率为l/60。Pohl等人在可见波长上证实了这一原理(光学听诊器，近场光学扫描显微镜，SNOM)。在Betzig等人已经证明了使用纤维探针成像各种不同的对比机制的样品。

为了使系统更容易使用并且将其适用于对胎状地形的样本，具有能够自动化初始方法并将孔保持在从样品的固定距离的距离的距离调节机构是有利的扫描。先前提出了几种机制，并提出了SNOM和相关的渐逝场技术，包括电子隧道，电容，光子隧道，近场反射。

目前最常用的探针-样品距离调节方法是通过近场探针端部与样品之间的剪切力进行检测。基于剪切力的系统允许剪切力显微镜单独，或同时剪切力和近场成像，包括透射模式的透明样品，反射模式的不透明样品和发光模式的额外表征样品。

图1．组合剪切力和近场扫描光学显微镜的示意图。

剪切力显微镜

目前最常用的探针-样品距离调节方法是通过近场探针端部与样品之间的剪切力进行检测。基于剪切力的系统允许剪切力显微镜单独，或同时剪切力和近场成像，包括透射模式的透明样品，反射模式的不透明样品和发光模式的额外表征样品。

采用石英音叉作为传感器的非光学方案将光学探头固定在近表面。与光学保持方案相比，它允许增加有用的信噪比。这在限制分辨率的操作中非常重要。光诱导载流子也不出现。这是研究半导体某些性质的必要条件。

非光学方法获取表面信息的核心思想是利用光纤上的石英音叉与表面相互作用的响应。系统石英纤维借助外部馈电元件对石英谐振频率进行横向激振。进一步利用压电效应:在机械振荡存在时，石英的电输出具有电压响应，作为光纤振荡幅度的信息信号。

剪切力显微镜是通过以下方式实现的。压电驱动器通过石英音叉激发了具有一定初始振幅的光纤探头振荡。石英适宜的输出值为Ao。在接近样品表面后，光纤探头振荡幅度达到设定值，石英输出达到设定值a，然后通过反馈系统对样品表面进行扫描，保持该值。

SnOM的关键要素

近场扫描显微镜(SNOM)的关键元件是一个微小的孔径(在我们的案例中，激光照明光纤探针的末端)沿样品非常接近地扫描，通常小于10 nm。

目前最常用的探针-样品距离调节方法是通过近场探针端部与样品之间的剪切力进行检测。基于剪切力的系统允许同时剪切力和接近归档成像，包括用于透明样品的传输模式，不透明样品的反射模式和用于获得样本的附加表征的发光模式。

非光学方法获取表面信息的核心思想是利用光纤上的石英音叉与表面相互作用的响应。系统石英纤维借助外部馈电元件对石英谐振频率进行横向激振。进一步利用压电效应:在机械振荡存在时，石英的电输出具有电压响应，作为光纤振荡幅度的信息信号。

SNOM传输方式

SNOM的透射方式与剪切力显微镜同时实现，而剪切力显微镜又通过以下方式实现。压电驱动器通过石英音叉激发了具有一定初始振幅的光纤探头振荡。Quartz的合适输出值是一个_0.．在接近样品表面后，光纤探头振荡幅度达到设定值，石英输出达到设定值a，然后通过反馈系统对样品表面进行扫描，保持该值。

在扫描下，样品被光纤探针照射，通过样品光通过物镜通过光电倍增管。

图2．传输模式。

SNOM的反射模式

SNOM的反射方式与剪切力显微镜同时实现，而剪切力显微镜又通过以下方式实现。压电驱动器通过石英音叉激发了具有一定初始振幅的光纤探头振荡。Quartz的合适输出值是一个_0.．在接近样品表面后，光纤探头振荡幅度达到设定值，石英输出达到设定值a，然后通过反馈系统对样品表面进行扫描，保持该值。

在扫描下，由光纤探头照亮样品，散射光由反射镜通过物镜对准光电倍增管上。

图3．反射模式。

SNOM的发光模式

SNOM的发光模式与剪切力显微镜同时实现，这反过来以下列方式实现。压电驱动器通过石英音叉激发了具有一定初始振幅的光纤探头振荡。Quartz的合适输出值是一个_0.．在接近样品表面后，光纤探头振荡幅度达到设定值，石英输出达到设定值a，然后通过反馈系统对样品表面进行扫描，保持该值。

在扫描下，由光纤探头照射样品，通过物镜的样品光和陷波滤波器直接照射在光电倍增管上。

图4．发光模式。

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