SNOM

Optische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM)

    • In der klassischen optischen Mikroskopie ist die Auflösung durch die Wellenlänge des Lichts begrenzt. Sie kann daher nicht besser als die Hälfte der Strahlungswellenlänge (λ/2) sein. Optische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM) dagegen überwindet die Beugungsbegrenzung und generiert hochauflösende optische Bilder. Die Proben müssen – wenn überhaupt – nur minimal präpariert werden.

      Die Technik

      Bei der Optischen Nahfeld-Mikroskopie wird das Laserlicht durch eine Apertur fokussiert, deren Durchmesser kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts. Dabei entsteht ein evaneszentes Feld (Nahfeld) auf der Apertur abgewandten Seite. Wird die Probe in kleinem Abstand zur Apertur abgerastert, ist die optische Auflösung des übertragenen oder fluoreszierenden Lichts nur durch den Auslass der Apertur begrenzt und kann 60 – 100 nm erreichen. Das optische Bild entsteht durch das Abrastern der Probe Punkt für Punkt und Linie für Linie.

      Typische Anwendungen findet man in der Nanotechnologie-Forschung, speziell in den Gebieten Nano-Photonik und Nano-Optik. In den Disziplinen Lebenswissenschaften und Materialforschung kann man mit SNOM optisch-kleine Oberflächenstrukturen von transparenten wie auch undurchsichtigen Proben darstellen. In der Kombination mit fluoreszierenden Techniken können sogar einzelne Moleküle detektiert werden.

    • WITec SNOM Principle

Das SNOM von WITec mit einzigartiger Cantilever-Technik

  • Mit den WITec SNOM-Mikroskopen, die mit SNOM-Objektiven und speziellen Cantilever-SNOM-Sensoren ausgestattet sind, ist die optische Bildgebung jenseits der Beugungsgrenze schnell und unkompliziert möglich.

    Alle WITec SNOM-Mikroskope sind mit einzigartigen, patentierten, hochwertigen, mikro-gefertigten SNOM-Sensoren ausgestattet. Die Sensoren bestehen aus einem Silizium-Cantilever mit einer hohlen Aluminiumpyramide. Die Spitze dieser Pyramide dient als SNOM-Apertur. Das für die optische Mikroskopie verwendete Laserlicht wird durch die Rückseite der hohlen Pyramide auf die Probe fokussiert. Wegen des weiten Öffnungswinkels der Pyramide ist der Lichtübertragungs-Koeffizient deutlich höher als der von Fasern des gleichen Durchmessers. Außerdem sind diese Aperturen weniger empfindlich als Fasern.

    Die Cantilever werden serienmäßig mit einer etablierten und bewährten Methode gefertigt. Die Aperturgröße kann individuell auf die Anwendung angepasst werden. Im Gegensatz zu Faserspitzen sind Cantilever-Sensoren sehr robust und flexibel in der z-Richtung. Daher kann man sie zur Strahlenablenkung verwenden und damit den Abstand zwischen Sensor und Probe exakt kontrollieren.

    Alle diese innovativen Eigenschaften machen den Umgang mit den Proben während der Nahfeld-Mikroskopie unkompliziert und ausgesprochen nutzerfreundlich – zum Zwecke einer höchst zuverlässigen optischen Bildgebung jenseits des Beugungslimits.

  • Bild rechts:

    01 Laser
    02 Optische Faser
    03 Cantilever SNOM-Sensor
    04 Kipp-Spiegel
    05 Optische Faser
    06 Detektor
    07 Hochempfindliche Videokamera
    08 Weißlicht-LED für Köhler-Beleuchtung
    09 Farb-Videokamera
    10 Koppler für Signalaufnahme in Reflektion
    11 Faserkoppler für Strahldeflektionslaser
    12 Segmentierte Fotodiode

    Bilder unten:

    [A] Videokamera-Aufsicht auf SNOM-Sensor und Probe
    [B] Seitenansicht der Cantilever-Pyramide
    [C] SEM-Bild eines SNOM-Sensors
    [D] Aufsicht auf die Apertur an der Spitze der hohlen Pyramide auf dem Cantilever, EM-Bild
    [E] Wafer mit SNOM-Cantilever-Sensoren

  • WITec SNOM Beam Path
    Strahlengang
  • WITec SNOM Cantilever
    Die einzigartigen SNOM-Cantilever von WITec.

Kombinierte SNOM-Analysetechniken von WITec

  • Der modulare Aufbau des WITec-Systems macht es möglich, verschiedene bildgebende Verfahren wie Raman Imaging, Fluoreszenz, Lumineszenz und Optische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM und NSOM) in einem einzigen Gerät zu kombinieren, und bietet damit vielfältige Möglichkeiten zur Probenanalyse. Der Wechsel zwischen den Modi erfolgt durch Rotation des Objektivrevolvers.

  • Nearfield Raman WorkingPrinciple
  • Nahfeld-Raman Imaging

    Nahfeld Raman Imaging ist eine außergewöhnliche Mikroskoptechnik, die chemische Raman Informationen mit hochauflösender Optischer Nahfeld-Mikroskopie (SNOM) verbindet. Damit ermöglicht Nahfeld-Raman die Aufnahme vollständiger, hochauflösender, konfokaler Raman-Bilder. Typischerweise lässt sich eine laterale Auflösung von unter 100 nm erreichen.

    Durch einzigartige Kombination eines Hochdurchsatz-Spektroskopie-Systems mit der Cantilever-basierten SNOM-Technik des WITec Raman-SNOM-Mikroskops lässt sich mit einem einzigen Gerät eine unvergleichlich gute Sensitivität und Bildqualität erreichen.

    Das Prinzip

    Das anregende Laserlicht wird durch die SNOM-Spitze so fokussiert, dass jenseits der Apertur ein Nahfeld (evaneszentes Feld) entsteht. Die Probe wird auf einem von einem Piezo-angetriebenen Scantisch bewegt, das übertragene Licht wird spektroskopisch Punkt für Punkt und Linie für Linie detektiert. Auf diese Weise entsteht ein hyperspektrales Raman Bild der Probe. Die optische Auflösung des übertragenen Lichts ist nur durch den Durchmesser der Apertur (< 100 nm) begrenzt. Wie im AFM-Kontakt-Modus wird ein Strahlbeugungs-Setup benutzt, um den Cantilever immer in Kontakt zur Probe zu positionieren. So lässt sich simultan zu den Raman-SNOM-Analysen auch die Topografie untersuchen und darstellen.

WITec SNOM-Imagingsystem

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