بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از کاوشگرهاي تارنوري نوك ریزعدسی دار - - MFP در سیستم هاي در همروي سنجی تار نوري میکروسکوپی - - OFIM، می تواند باعث کوچکتر شدن قطر پرتوي کاوشگر شود. کوچکتر شدن فوق، نسبت به حالتی که یک کاوشگر تارنوري نوك تخت - - PFP به کار گرفته می شود، باعث افزایش توانایی جداسازي عرضی این میکروسکوپهاي جاروب کننده می گردد. شکل دهی نوك تارنوري تک حالته، به شکل یک ریزعدسی کروي نازك، با شعاع هاي خمش کوچک، می تواند به این خواسته جامه عمل بپوشاند.
در این گزارش، سه موضوع مورد بررسی قرار گرفته است: نخست، نقش ریزعدسی در شکل دهی پرتوي خروجی از MFP بررسی شده است. سپس، درهمروي هاي پدید آمده در ریزکاواك خارجی تشکیل شده در نوك MFP با ریزکاواك خارجی تشکیل شده در نوك PFP، مقایسه شده است. در پایان، روشهاي ساخت MFP در آزمایشگاه میکرو و نانواپتیک به گونه کوتاه توضیح داده شده و دو نقش شدت فریزهاي درهمروي مربوط به این دو ریزکاواك، بدست آمده از آزمایش، که می تواند تاییدي بر مطالب گزارش باشد، نیز آورده شده اند.
مقدمه
براي بدست آوردن اطلاعات توپوگرافی و اسپکتروسکوپی سطوح مورد بررسی، میکروسکوپهاي درهمروي سنجی فیبر نوري 2] - OFIM - و[1 داراي اهمیت ویژهاي هستند. در این میکروسکوپها به یک کاوشگر تار نوري مناسب براي بالابردن دقت و کیفیت اندازه گیري اطلاعات نیاز است. شکل نوك این کاوشگر با توجه به کاربرد مورد نظر آن، در انواع سیستم هاي میکروسکوپی، متفاوت است که می تواند به شکل نوك تخت، نوك تیز و یا نوك ریزعدسی دار باشد. به نظر میرسد کاوشگرهاي نوك ریزعدسی دار براي بالا بردن توان جداسازي عرضی سیستم هاي OFIM، بتوانند مفید باشند. به همین دلیل تمرکز این گزارش در مورد آنهاست.
دراین رابطه، نخست، به بررسی ویژگیهاي اپتیکی کاوشگرهاي تارنوري نوك ریزعدسی دار پرداخته می شود. سپس، ویژگیهاي اپتیکی ریز کاواك هایی که توسط این کاوشگرها، در رابطه با میکروسکوپ هاي OFIM می توان ساخت، بیان می شوند. در واقع، قرار گرفتن نمونه اي در برابر نوك این کاوشگرها می تواند به عنوان یک ریزکاواك خارجنظریفابري-پرو، در گرفته شود. چنانچه نوك کاوشگر تار نوري تخت باشد، ریز کاواك را PF-S و درصورتیکه نوك کاوشگر به شکل یک ریزعدسی باشد آن را MF-S می نامیم. پس از آن، به معرفی چگونگی ساختن ریزعدسی، در نوك کاوشگرهاي فوق پرداخته می شود. در پایان، نتایج بدست آمده از آزمایش، ارائه می شوند.
مقایسه نظري شکل فریزها در کاواكPF-S و MF-S نور باز تابشی از سطح تار کاوشگر - ویا سطح ریزعدسی نوك آن - و باقیمانده آن که در اثر بازتابشهاي پی در پی داخل ریزکاواك هایشان بوجود آمده و به کاوشگر جفت می شوند، عوامل پدیده درهمروي هستند. نتیجه درهمروي باز تابشی برابر با حاصل جمع باز تابشهاي جفت شده فوق به کاوشگر است. تغییرات شدت فریزهاي پدید آمده در ریزکاواك PF-S پیش از این محاسبه و در گزارشی ارائه شده است. نمایش سه بعدي نشان دهنده تغییرات شدت نسبی نور ناشی از پدیده در همروي بازتابشی ، نسبت به تغییر اندازه تغییر دامنه نمار بازتابش نمونه مقابل کاوشگر، r2، آورده شده است.
نمایش سه بعدي نشان دهنده تغییرات نسبی شدت نور بازتابشی جفت شده به کاوشگر نسبت به تغییر دامنه بازتابشی نمونه شرکت کرده در ریز کاواك اپتیکی PF-S و جابجایی آن .در ریزکاواك MF-S، جابجایی نمونه به گونه اي که در گستره ریلی پرتوي خروجی از کاوشگر انجام شود، صورت می گیرد. به این قصد که پیشانی پرتوي خروجی از ریزعدسی کاوشگرحدوداً تخت باقی بماند. گستره فوق براي ریز عدسی هایی که همگرایی کمتري دارند، بیشتر است.
نمایش سه بعدي نشان دهنده تغییرات نسبی شدت نور بازتابشی جفت شده به کاوشگر نسبت به تغییر دامنه بازتابشی نمونه شرکت کرده در ریز کاواك اپتیکی MF-S و جابجایی آن . کاواك اپتیکی PF-S،نسبت به افزایش اندازه ریز کاواك، کاهش پیدا می کند؛ ولی در ریز کاواك اپتیکی MF-S، این کاهش اتفاق نمی افتد. دلیل این موضوع تخت بودن پیشانی موج گوسی در صفحات عدسی و کمر موج کانونی شده آن است که باعث عدم واگرایی تدریجی و کاهش همنه کم بسامد - - DC شدت فریزهاي درهمروشدهي بازتابشی آشکار می گردد.
ساختن ریز عدسی در نوك کاوشگر تار نوري بسته به نوع کاربرد و امکانات، ساختن ریز عدسی بر روي نوك کاوشگر تار نوري تک حالته به روش هاي مختلفی انجام می شود. کاوشگرهاي مورد استفاده در ریز کاواك هاي اپتیکی MF-S، با روش گرما-کششی جرقه اي و روش اپوکسی ، در آزمایشگاه میکرو و نانو اپتیک دانشگاه شهید باهنر کرمان ساخته شده اند.براي این کار، نخست، پوشش تفلونی محافظ نزدیک به آن نوکی از کاوشگر تار نوري تک حالته که قرار است ریز عدسی کروي بر روي آن ساخته شود را جدا نموده، سپس، نوك آن به شکل تخت و عمود بر محور بریده شد. در ساختن ریزعدسی به روش گرما-کششی جرقه اي، نوك کاوشگر در ناحیه جرقه زنی سیستم گرما-کششی جرقه اي با کنترل کامپیوتري قرار داده شد.
با اعمال مقدار بخصوصی از گرماي حاصل از جرقه، نوك به حالت خمیري درآمده تار، تحت تاثیر نیروهاي گرانشی و چسبندگی بین ملکولهایش، به صورت یک ریزعدسی کروي بخصوص شکل داده می شود. در ساختن ریزعدسی به روش اپوکسی، پس از انجام مرحله آماده سازي مقدماتی نوك کاوشگر تارنوري، ماده اپوکسیکاملاً شفاف را، در زیر میکروسکوپ، در فرایندي خاص روي نوك تار نشانده و تحت تابش قرار داده تا به صورت ریزعدسی کروي شکل گرفته و محکم به تار متصل شود.
