揭秘近场红外成像：技术原理完全解析

作为一种先进的成像技术，近场红外成像正在越来越多地应用于生物医学、材料科学、纳米技术等领域。那么，近场红外成像是如何实现的？本文将从技术原理方面对其进行详细解析。

近场红外成像技术利用红外吸收光谱检测物质的分子结构、电子、振动等信息，与光学显微成像技术相比，其分辨率更高，能够观察到更小的物体，且可以跨越光学衍射极限，使得纳米级光学结构的表征成为可能。

在近场光学中，存在着光学用于观察成像的远场和一种光场的集中现象，即所谓的近场。这种光场的集中可以通过一些手段实现，即在探针上加工出尖端和金属反射层。在这个光点大小仅为数十到数百纳米的区域内，光场可以被集中到足以产生纳米级分辨率的强度。与此同时，探针与样品在很近的距离内彼此交互，从而在光学衍射极限内获取细节结构信息。

在红外光譜學中，紅外光譜的信號強度往往比較弱，光的能量不够充足，加之物质的吸收和散射，很容易受到强烈的热背景干扰。而通过近场红外成像技术，我们可以实现细胞内部的高分辨率成像，甚至是细胞体内单个蛋白质的红外光谱检测等。

实际应用中，近场红外成像技术的设备通常由一只红外激光束、一只样品台、一个反射镜和一个扫描探针组成。探针可以用金属或者非金属材料制成，样品则通过角膜或者其他方法进入。通过一些微调，扫描探头可以实时观察样品表面的反射光信号，从而完成成像。