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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.
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 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.
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.
Der modulare Aufbau der WITec-Systeme macht es möglich, verschiedene bildgebende Verfahren wie Raman Imaging, Fluoreszenz, Lumineszenz und Optische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM oder NSOM) in einem einzigen Gerät zu kombinieren, und bietet damit vielfältige Möglichkeiten zur Probenanalyse. Der Wechsel zwischen den Modi erfolgt durch Rotation des Objektivrevolvers.
Nahfeld Raman Imaging ist eine außergewöhnliche Mikroskopietechnik, 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 anregende Laserlicht wird durch die SNOM-Spitze so fokussiert, dass jenseits der Apertur ein Nahfeld (evaneszentes Feld) entsteht. Die Probe wird auf einem Piezo-getriebenen 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.
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