Автофокусировка микроскопа.

В сканирующих оптических микроскопах ближнего поля (СБОМ) поверхность образца сканируют с помощью консоли с тонким оптическим наконечником (рис. 30). Его отверстие столь мало, и располагается оно столь близко к поверхности, что дифракция не влияет на разрешение СБОМ. Наконечник консоли в СБОМ изготовлен из оптического волокна, конец которого имеет диаметр в несколько нанометров. В СБОМ расстояние между наконечником консоли и поверхностью поддерживают путём контроля сил, возникающих между ними. Для этого на консоль направляют лазерный луч. В некоторых системах наконечник консоли колеблется параллельно поверхности образца.

На рис. 31 схематически изображён сканирующий оптический микроскоп ближнего поля, сделанный в университете Лидса. Для освещения образца используют коническое сужающееся оптическое волокно, покрытое слоем алюминия толщиной 100 нм. Конец конуса представляет собой отверстие диаметром 100-200 нм (менее l/2). Отверстие удерживается в ближнем поле благодаря системе обратной связи, контролирующей сдвиговые силы. Амплитуда колебаний конца иглы консоли контролируется с помощью системы оптических датчиков. Когда конец иглы приближается к образцу на 30 нм, амплитуда колебаний уменьшается из-за взаимодействия с образцом. Данный эффект используют для создания обратной связи, не позволяющей уменьшить расстояние между концом иглы и образцом менее чем на 10-20 нм. При построчном сканировании образца игла консоли отслеживает контур поверхности, что позволяет получать его топографическое изображение. Сканирование образца производят при помощи пьезоэлектрического устройства. Рассеянный свет из области иглы консоли и поверхности образца попадает в объектив микроскопа. В случае проходящего света это объектив проходящего света (ОПС на рис. 31), а в режиме отражённого света он рассеивается под углом 60° к оси и попадает в объектив отражённого света (ООС на рис. 31). Полученный свет с помощью системы линз передаётся на раманскоп, строящий изображение при помощи сигнала комбинационно-рассеянного света.

Эффект комбинационного рассеяния обнаружен в 1928 г. Мандельштамом, Раманом и Кришнаном. Если монохроматическое излучение интенсивностью I падает на оптически прозрачную жидкость, небольшая доля излучения рассеивается. Помимо основной линии падающего света, в спектре рассеянного света наблюдается пара новых линий, частота которых немного выше и ниже частоты падающего излучения. Появление дополнительных линий комбинационного рассеяния обусловлено взаимодействием света с колеблющимися молекулами (рис. 32). Комбинационно-рассеянный свет имеет частоты, равные v₀ – v_m и v₀ + v_m. Частота первой линии меньше частоты падающего света, и такие линии называют стоксовскими, а частота второй – выше, и такие линии называют антистоксовскими. Интенсивности антистоксовских линий комбинационного рассеяния значительно ниже интенсивности стоксовских линий, что иллюстрирует рис. 33.

Оптическая схема раманскопа показана на рис. 34. Интенсивность лазерного освещения выбирают с помощью нейтрального светофильтра, расположенного на вращающемся диске. Диаметр лазерного луча увеличивают с помощью двух линз, после чего он проходит через пространственный фильтр, отражается от зеркал М₁ и М₂ и направляется на голографический фильтр NF₁. Не большой угол наклона этого фильтра (10°) гарантирует, что поляризация отражённого лазерного луча и идущего от образца комбинационно-рассеянного света изменяется не очень сильно. Этот фильтр отражает 98% лазерного света. Напротив, комбинационно-рассеянный свет проходит через него и через второй такой же фильтр NF₂ практически полностью. Если длина волны комбинационного рассеяния превышает 100 см^-1, доля прошедшего света превышает 90%, интенсивность которого регистрируется ПЗС-матрицей.