Физические принципы создания спектральных зондов для систем оптической микроскопии ближнего поля

• Автор: Кучмижак, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.

2. Глава 2. Анализ процессов изменения фазы световой волны в интерферометре Фабри-Перо, обусловленных взаимодействием эванесцентного источника излучения с внешним объектом.
2.1. Анализ физических явлений, приводящих к смещению спектральных максимумов плоскопараллельного интерферометра Фабри-Перо с субволновой диафрагмой.
2.2. Анализ физических явлений, приводящих к смещению резонансных максимумов интерферометра Фабри-Перо с выдвинутой субволновой диафрагмой.
2.3. Определение оптимальных значений добротности и коэффициентов отражения зеркал интерферометра Фабри-Перо с субволновой диафрагмой.

2.4. Выводы к главе 2.

3. Глава 3. Методики создания зондов на основе интерферометра Фабри-Перо.

3.1. Методика формирования зеркальных покрытий интерферометра Фабри-Перо с заданными параметрами.

3.2. Методика формирования конусообразного выступа на торце волоконного световода.

3.3. Методика формирования субволновых отверстий методом ионнолучевого травления.
3.4. Методика изготовления тестового объекта для экспериментального исследования зондов на основе плоскопараллельного ИФП.
3.5. Выводы к главе 3.
4. Глава 4. Экспериментальное исследование свойств зондов на основе интерферометра Фабри-Перо.
4.1. Экспериментальные установки для исследования параметров зондов на основе интерферометра Фабри-Перо.

4.2. Экспериментальное исследование параметров зондов на основе
плоскопараллельного интерферометра Фабри-Перо с субволновой
диафрагмой, сформированной в его выходном зеркале.
4.3. Экспериментальное исследование параметров зондов на основе
интерферометра Фабри-Перо с выдвинутой субволновой диафрагмой.
4.4. Выводы к главе 4.
5. Заключение.
Список литературы.

Список сокращений
ОМ - оптический микроскоп
СБОМ - сканирующий ближнепольный оптический микроскоп
ACM - атомно-силовой микроскоп
СТМ - сканирующий туннельный микроскоп
РЭМ - растровый электронный микроскоп
ВС - волоконный световод
ИФП - интерферометр Фабри-Перо
РЭМ - растровый электронный микроскоп
ТИЛ - твердотельные иммерсионные линзы
STED - stimulated emission depletion
STORM - stochastic optical reconstruction microscopy

Значения констант, входящие в выражение (2.8) и обеспечивающих наилучшее согласование расчетных и экспериментальных данных для дисперсионных свойств золота [130,131], приведены в таблице 2.1.
Толщина золотых пленок зеркал резонатора ИФП выбирается в соответствие со следующими соображениями. С одной стороны, зеркало, в котором формируется диафрагма, должно быть полностью непрозрачным, для того, что исключить возможность проникновения излучения через покрытие везде, кроме области субволновой диафрагмы. С другой стороны, зеркальное покрытие не должно быть чрезмерно толстым, т.к. это может привести к существенному затуханию интенсивности излучения на выходе диафрагмы, сформированной в такой пленке [120], что, в свою очередь, может существенно осложнить регистрацию изменений фазы световой волны в ИФП. Как следует из результатов, приведенных в работе [120], покрытие толщиной б5~100 нм вполне обеспечивает указанные выше условия. Поэтому все дальнейшие расчеты проводились для случая золотых пленок данной толщины.
Таблица 2.1. Оптические константы для золота.
йсор, эВ То» эВ Г0, эВ Гі, эВ Г і, эВ Ш], эВ Ї2, ЭВ Г2, эВ 0>2, эВ
9,03 0,760 0,053 0,024 0,241 0,415 0,010 0,345 0,
Гз, эВ Г3, эВ о)3, эВ и, эВ Г4, эВ га4, эВ Гз, эВ Г5, эВ 0)5, эВ
0,071 0,870 2,969 0,601 2,494 4,304 4,384 2,2214 13,
Важным параметром численных расчетов с применением конечноразностной схемы является временной шаг дискретизации Д!^. Обычно он выбирается равным времени Куранта ф [116]. Однако, как было показано в работе [119], при моделировании металлов и диэлектриков с потерями величина Д^д должна подбираться немного меньшей, чем 1:с. В соответствие с этими рекомендациями для минимизации погрешности численных расчетов и обеспечения устойчивости используемого алгоритма при моделировании мы использовали значение временного шага равное 0,921;с - 0,96^.