RU171556U1 - Зонд ближнепольного оптического микроскопа - Google Patents
Зонд ближнепольного оптического микроскопа Download PDFInfo
- Publication number
- RU171556U1 RU171556U1 RU2016148016U RU2016148016U RU171556U1 RU 171556 U1 RU171556 U1 RU 171556U1 RU 2016148016 U RU2016148016 U RU 2016148016U RU 2016148016 U RU2016148016 U RU 2016148016U RU 171556 U1 RU171556 U1 RU 171556U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tip
- aperture
- probe
- layer
- active metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/18—SNOM [Scanning Near-Field Optical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SNOM probes
- G01Q60/22—Probes, their manufacture, or their related instrumentation, e.g. holders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в ближнепольной оптической микроскопии сверхвысокого разрешения. Технический результат - обеспечение апертурной конструкции зонда ближнепольного оптического микроскопа, снабженного наноразмерным средством усиления электромагнитной связи оконечности зонда с повышенным эксплуатационным ресурсом. Для достижения указанного технического результата обеспечен зонд ближнепольного оптического микроскопа, ограниченный тонким металлическим покрытием его боковой поверхности, имеющий коническую форму и апертурную оконечность на его выходном суженном конце и снабженный наноразмерным средством усиления электромагнитной связи указанной оконечности с микрообъектом обнаружения, выполненным в виде слоя активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь указанной апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения за счет возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях. Слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, сформирован под поверхностью апертурной оконечности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в ближнепольной оптической микроскопии сверхвысокого разрешения в конструкции зонда, представляющего собой заостренный конец оптического световода с апертурной оконечностью, для локальных исследований микрообъектов в виде наноструктурированных материалов и биологических объектов.
Являясь ключевым элементом ближнепольного оптического микроскопа, рассматриваемый зонд имеет конструкцию с выходной наноапертурой на оконечности ограниченного тонким металлическим покрытием боковой поверхности заостренного конца оптического световода, выполняющего функцию субволновой диафрагмы, и позволяющего локализовать электромагнитное поле в области расположения микрообъекта исследования с размерами меньше длины волны используемого излучения, и таким образом обеспечивающего сверхвысокое разрешение изображения микрообъекта.
Задача предлагаемой полезной модели - конструктивное обеспечение длительного эффективного усиления электромагнитной связи апертурной оконечности зонда ближнепольного оптического микроскопа с микрообъектом обнаружения.
Уровень техники в области ближнепольной оптической микроскопии, использующей эффект возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях, нанесенных на поверхность зонда, характеризуется известными аналогами, относящимися к безапертурным зондам (см., например, патент US 6002471, G01N 21/64, G01N 21/65, G01B 11/24, 1999), используемым в группе иных по принципу работы зондовых микроскопов и поэтому выходящим за рамки настоящего описания предлагаемой полезной модели, предназначенной для использования в апертурной ближнепольной оптической микроскопии.
В связи с тем, что не выявлен источник информации со сведениями, раскрывающими конструкцию апертурного зонда ближнепольного оптического микроскопа, снабженного наноразмерным средством усиления электромагнитной связи оконечности зонда с микрообъектом обнаружения, выполненным в виде слоя активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь указанной апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения за счет возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях, выбрана форма изложения формулы полезной модели без прототипа.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели - разработка апертурной конструкции зонда ближнепольного оптического микроскопа, снабженного наноразмерным средством усиления электромагнитной связи оконечности зонда с микрообъектом обнаружения, выполненным в виде слоя активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь апертурной оконечности зонда с микрообъектом обнаружения за счет возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях, с повышенным эксплуатационным ресурсом за счет того, что слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности зонда с микрообъектом обнаружения, сформирован под поверхностью указанной апертурной оконечности.
Кроме того, предлагаемая полезная модель расширяет арсенал апертурных зондов для ближнепольной сканирующей оптической микроскопии.
Для достижения указанного технического результата предлагается зонд ближнепольного оптического микроскопа, ограниченный тонким металлическим покрытием его боковой поверхности, имеющий коническую форму и апертурную оконечность на его выходном суженном конце (для прохождения рабочего светового излучения) и снабженный наноразмерным средством усиления электромагнитной связи указанной оконечности с микрообъектом обнаружения, выполненным в виде слоя активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь указанной апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения за счет возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях, характеризующийся тем, что слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, сформирован под поверхностью апертурной оконечности.
В первом случае исполнения
предлагаемый зонд представляет собой заостренный конец оптического световода с апертурной оконечностью, а слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, изготовлен методом имплантации ионов металла с последующим отжигом,
при этом
для работы ближнепольного оптического микроскопа в видимом диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из кварцевого стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 20-40 кэВ и дозой ионов (2-4)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 5-30 нм;
для работы ближнепольного оптического микроскопа в инфракрасном диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из халькогенидного стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 30-50 кэВ и дозой ионов (1-3)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 10-50 нм.
Во втором случае исполнения предлагаемый зонд представляет собой заостренный конец оптического световода с апертурной оконечностью, а слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, изготовлен методом вакуумного осаждения на поверхность апертурной оконечности металлической нанопленки в виде слоя частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм с последующим нанесением на нее поверхностного слоя материала оптического световода или диэлектрического материала с оптическими свойствами, близкими к оптическим свойствам материала оптического световода.
На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого зонда ближнепольного оптического микроскопа.
Предлагаемый зонд представляет собой сплошной заостренный конец 1 оптического световода (заостренный конец 1 может иметь исполнение в виде автономного наконечника), ограниченный тонким металлическим покрытием 2 его боковой поверхности, имеющий коническую форму и апертурную оконечность 3 на его выходном суженном конце.
При этом зонд снабжен наноразмерным средством усиления электромагнитной связи оконечности 3 с микрообъектом обнаружения (последний на фиг. 1 не показан), выполненным в виде слоя 4 активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь апертурной оконечности 3 с микрообъектом обнаружения, сформированного под поверхностью апертурной оконечности 3.
Предлагаемый зонд работает следующим образом.
Попадающее через апертурную оконечность 3 световое излучение (из оптического световода на микрообъект обнаружения и/или от микрообъекта обнаружения в оптический световод) усиливается в результате возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных нанообразованиях, выполненных в виде слоя 4 металлических активных нанообразований, обеспечивая усиление электромагнитной связи апертурной оконечности 3 с микрообъектом обнаружения.
Формирование слоя 4 активных металлических нанообразований под поверхностью апертурной оконечности 3 осуществлено методом имплантации ионов металла с последующим отжигом в примерах 1 и 2 выполнения предлагаемого зонда.
Пример 1
Для работы ближнепольного оптического микроскопа в видимом диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из кварцевого стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 20-40 кэВ и дозой ионов (2-4)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 5-30 нм.
Пример 2
Для работы ближнепольного оптического микроскопа в инфракрасном диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из халькогенидного стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 30-50 кэВ и дозой ионов (1-3)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 10-50 нм.
Формирование слоя 4 активных металлических нанообразований под поверхностью апертурной оконечности 3 осуществлено методом вакуумного осаждения на поверхность этой апертурной оконечности металлической нанопленки в виде слоя металлических наночастиц с последующим нанесением на нее поверхностного слоя материала оптического световода или диэлектрического материала с оптическими свойствами, близкими к оптическим свойствам материала оптического световода, в примере 3 выполнения предлагаемого зонда (устройство предлагаемого зонда в данном примере выполнения фигурой не иллюстрируется).
Пример 3
Методом высокочастотного магнетронного напыления (металл напылялся в атмосфере Ar при давлении ~10-2 Торр, диэлектрик в атмосфере Ar-О2 (50:50% мол.) при давлении ~10-2 Торр и температуре подложки 300-400°C) на поверхности апертурной оконечности 3 сформирована металлическая нанопленка в виде слоя частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм и на нее нанесен указанным методом (диэлектрик наносился в атмосфере Ar-O2 (50:50% мол.) при давлении ~10-2 Торр) поверхностный слой материала оптического световода (указанного в примерах 1 и 2 в зависимости от рабочего диапазона длин волн ближнепольного оптического микроскопа) или диэлектрического материала с оптическими свойствами, близкими к оптическим свойствам материала оптического световода, толщиной от 5 до 50 нм (изложенное исполнение возможно также на основе использования метода электронно-лучевого осаждения, вместо метода магнетронного напыления).
Изложенное выше формирование указанного слоя активных металлических нанообразований под поверхностью апертурной оконечности 3 обеспечивает повышенный эксплуатационный ресурс предлагаемого зонда.
Claims (5)
1. Зонд ближнепольного оптического микроскопа, ограниченный тонким металлическим покрытием его боковой поверхности, имеющий коническую форму и апертурную оконечность на его выходном суженном конце и снабженный наноразмерным средством усиления электромагнитной связи указанной оконечности с микрообъектом обнаружения, выполненным в виде слоя активных металлических нанообразований, усиливающего электромагнитную связь указанной апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения за счет возбуждения резонансных плазмонных колебаний в активных металлических нанообразованиях, характеризующийся тем, что слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, сформирован под поверхностью апертурной оконечности.
2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что предлагаемый зонд представляет собой заостренный конец оптического световода с апертурной оконечностью, а слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, изготовлен методом имплантации ионов металла с последующим отжигом.
3. Зонд по п. 2, отличающийся тем, что для работы ближнепольного оптического микроскопа в видимом диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из кварцевого стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 20-40 кэВ и дозой ионов (2-4)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 5-30 нм.
4. Зонд по п. 2, отличающийся тем, что для работы ближнепольного оптического микроскопа в инфракрасном диапазоне длин волн предлагаемый зонд изготовлен из халькогенидного стекла, а слой активных металлических нанообразований в виде массива частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм, имплантированных при режиме обработки с энергией ионов 30-50 кэВ и дозой ионов (1-3)⋅1016 см-2 и подвергнутых отжигу при температуре 300-450°C в течение 30-60 мин, расположен под поверхностью апертурной оконечности на глубине 10-50 нм.
5. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что предлагаемый зонд представляет собой заостренный конец оптического световода с апертурной оконечностью, а слой активных металлических нанообразований, усиливающий электромагнитную связь апертурной оконечности с микрообъектом обнаружения, изготовлен методом вакуумного осаждения на поверхность апертурной оконечности металлической нанопленки в виде слоя частиц золота, серебра или меди размерами 1-10 нм с последующим нанесением на нее поверхностного слоя материала оптического световода или диэлектрического материала с оптическими свойствами, близкими к оптическим свойствам материала оптического световода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148016U RU171556U1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Зонд ближнепольного оптического микроскопа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148016U RU171556U1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Зонд ближнепольного оптического микроскопа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU171556U1 true RU171556U1 (ru) | 2017-06-06 |
Family
ID=59032592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148016U RU171556U1 (ru) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Зонд ближнепольного оптического микроскопа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU171556U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108873286A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 中国科学技术大学 | 一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627922A (en) * | 1992-09-04 | 1997-05-06 | Regents Of The University Of Michigan | Micro optical fiber light source and sensor and method of fabrication thereof |
| RU2319118C1 (ru) * | 2006-05-24 | 2008-03-10 | Александр Васильевич Баранов | Способ регистрации резонансной характеристики металлического зонда ближнего поля для рамановского наноспектрометра |
| RU2349975C2 (ru) * | 2004-07-27 | 2009-03-20 | Михаил Евгеньевич Гиваргизов | Острийная структура для сканирующих приборов, способ ее изготовления и приборы на ее основе |
-
2016
- 2016-12-07 RU RU2016148016U patent/RU171556U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5627922A (en) * | 1992-09-04 | 1997-05-06 | Regents Of The University Of Michigan | Micro optical fiber light source and sensor and method of fabrication thereof |
| RU2349975C2 (ru) * | 2004-07-27 | 2009-03-20 | Михаил Евгеньевич Гиваргизов | Острийная структура для сканирующих приборов, способ ее изготовления и приборы на ее основе |
| RU2319118C1 (ru) * | 2006-05-24 | 2008-03-10 | Александр Васильевич Баранов | Способ регистрации резонансной характеристики металлического зонда ближнего поля для рамановского наноспектрометра |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108873286A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 中国科学技术大学 | 一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置 |
| CN108873286B (zh) * | 2018-07-13 | 2024-03-29 | 中国科学技术大学 | 一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6116529B2 (ja) | ラマン分光機能を有する荷電粒子顕微鏡 | |
| CN105136822B (zh) | 一种纳米材料透射电镜原位测试芯片、芯片制备方法及其应用 | |
| Weber-Bargioni et al. | Functional plasmonic antenna scanning probes fabricated by induced-deposition mask lithography | |
| CN107132210B (zh) | 一种基于电子动态调控的表面增强拉曼的基底制造方法 | |
| KR101696839B1 (ko) | 표면증강 라만 분광기판 및 그의 제조방법 | |
| Gartia et al. | Enhanced 3D fluorescence live cell imaging on nanoplasmonic substrate | |
| Giugni et al. | Adiabatic nanofocusing: spectroscopy, transport and imaging investigation of the nano world | |
| Schweikhard et al. | Multiphoton scanning photoionization imaging microscopy for single-particle studies of plasmonic metal nanostructures | |
| Guan et al. | Direct measurement of optical force induced by near-field plasmonic cavity using dynamic mode AFM | |
| Jayawardhana et al. | Light enhancement in surface-enhanced Raman scattering at oblique incidence | |
| CN108896533A (zh) | 一种表面增强拉曼散射基底及其制作方法 | |
| RU171556U1 (ru) | Зонд ближнепольного оптического микроскопа | |
| Kurochkin et al. | New SERS-active junction based on cerium dioxide facet dielectric films for biosensing | |
| Kim et al. | Fabrication of plasmonic arrays of nanodisks and nanotriangles by nanotip indentation lithography and their optical properties | |
| Teo et al. | Nanoscale smoothing of plasmonic films and structures using gas cluster ion beam irradiation | |
| Komissarenko et al. | Effect of electron beam irradiation on thin metal films on glass surfaces in a submicrometer scale | |
| CN112051254B (zh) | 一种拉曼增强结构及其制备方法和应用 | |
| CN111007056B (zh) | 一种宽带等离激元复合结构及其制备方法 | |
| CN110361362B (zh) | 一种基于介质纳米天线生物传感器、制备方法及应用 | |
| Tanirah et al. | Fabrication of a plasmonic nanocone on top of an AFM cantilever | |
| Wang et al. | Focused ion beam assisted interface detection for fabricating functional plasmonic nanostructures | |
| You et al. | Effect of near-field coupling on far-field inelastic scattering imaging of gold nanoparticles | |
| CN104198389A (zh) | 用于超高分辨率荧光成像的铜基悬空样品台制备方法 | |
| JP2012052848A5 (ja) | プローブ、プローブを備えた顕微鏡 | |
| Takeda et al. | Subwavelength focusing technique using a plasmonic lens |