扫描近场红外显微镜近场距离控制系统的改进

针尖 样品的距离控制系统是扫描近场红外显微镜的重要组成部分。切变力探测作为一种重要的近场距离控制手段而得到了广泛的应用。介绍了一种对切变力探测系统的改进方法 ,它可以有效地提高石英晶振音叉的品质因数 ,进而提高探测系统对切变力感应的灵敏度。

扫描近场光学显微镜的光耦合偶极子模型

为了研究扫描近场光学显微镜中探针和粗糙样品表面的耦合相互作用,提出了一种光耦合偶极子模型.在该模型中,探针和样品突起都由光极化偶极子表示,在准静态电磁场近似的情况下样品表面的诱导极化效应由影像偶极子表示,应用偶极子辐射理论可以得到系统的自洽场方程.此模型提供了一种直观分析扫描近场光学显微镜中探针和样品相互作用机理的方法.在此基础上,进一步讨论了金属样品的近场成像特点和其特有的局域光学共振现象.数值结果表明不同于一般的介质样品,金属样品的近场图像与入射光频率直接相关,改变入射光的频率,获得的样品近场图像的形状和对比度都会发生变化.特别是当入射光频率处于样品极化共振范围内时,金属纳米粒子的极化率会出现光极化共振,这样就可以获得样品粒子的最大有效尺寸,为提高系统的分辨率提供了一条重要途径.

溶液环境中工作的扫描近场光学／荧光光谱显微术

我们采用双压电陶瓷片发展了一种切变力非光学检测探针-样品间距控制方法。基于这种方法,研制成能与倒置光学显微镜联合使用的扫描近场光学 荧光光谱显微系统,实现了在溶液环境中探针-样品间距的可靠控制和成像,获得了人体乳腺癌细胞内的近场荧光光谱。本文简要介绍该系统的工作原理以及利用该系统得到的实验结果。

扫描近场声显微镜用于光盘表面薄膜结构的研究

介绍了一种将超声检测技术与扫描探针显微技术相结合的扫描近场声显微镜(SNAM),并利用该装置对CD-R光盘表面薄膜进行了检测,得到了其平整印刷面的SNAM图像,与原子力显微镜(AFM)测得的凹槽数据面形貌吻合。文中介绍了这种SNAM的结构、基本工作原理和检测方法,并给出了具体的实验结果。

扫描近场光学显微术对InGaP微盘发光模式的研究

采用反射式扫描近场光学显微技术分别对直径为５μｍ和１０μｍ的图钉式ＩｎＧａＰ光学微盘进行了形貌和光致发光的近场图样测量和研究，并与由常规光学荧光显微镜测得的荧光图象相比较．结果表明ＩｎＧａＰ微盘的近场发光图样不仅反映出荧光图象的回音壁模式特征，即沿微盘周界显示为一圈红色亮环，而且证实荧光图像中的红色亮环实际上与更精细的由分立的周期性亮点组成的近场光场分布相对应．结合微盘内部与外部的近场分布可以获得光学微盘中发光模式的重要信息．

扫描近场光学显微镜及其在单分子探测中的应用

扫描近场光学显微镜在光学显微镜中具有独特的性能,其突破衍射光限制,具有单分子探测灵敏度,且在研究时不损伤生物样品。文中简要介绍了扫描近场光学显微镜的原理,详述近年来扫描近场光学显微镜在单分子探测中的应用,介绍了扫描近场光学显微镜结合量子点对单分子探测的进展,并对单分子探测的前景做了展望。

用扫描近场光学显微镜观察微畴

本文利用反射式扫描近场光学显微镜观察了硫酸三甘氨酸 [(NH3CH2 COOH) 3·H2 SO4 ) ](简称TGS)晶体的电畴结构和铝酸镧晶体的孪晶畴。横向分辨率约为 5 0nm。对原有的TopometrixAuroraNSOM系统作了较大的改进。采用音叉 (tuningfork)检测光纤探针与样品间的剪切力取代了原有的光学法振动检测。对TGS的观察说明 ,反射式扫描近场光学显微镜适合研究垂直B轴切割的TGS( 0 1 0 )面的自发极化。对这种 1 80°极化的多畴 ,可获得光学衬度较好的电畴分布图像。与形貌图像相比电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。采用探针发光的透射式和反射式观察铝酸镧晶体 。

偏振光调制的扫描近场光学显微镜应用

本文利用电光调制技术结合反射式扫描近场光学显微镜 ,获得了可以对光的偏振方向进行调制的针尖发光远场接收反射光的近场显微镜。对原有的TopometrixAuroraNSOM系统作了较大的改进。采用音叉 (tuningfork)检测光纤探针与样品间的剪切力取代了原有的光学法振动检测 ,避免了杂散光干扰。观察了 (Ba0 5Sr0 5)TiO3薄膜和LiTaO3晶体表面的电畴结构。横向分辨率约为 5 0nm。观察说明 ,反射式扫描近场光学显微镜适合研究固体表面的电畴结构 ,可获得光学衬度较好的电畴分布图像。

用于扫描近场光学显微镜的一种新型非光学样品-探针间距测控方法

扫描近场光学显微镜ＳＮＯＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）自八十年代中期以来获得了迅速的发展，并具有超衍射极限光学分辨率。作为ＳＮＯＭ的关键技术之一，样品与探针间距的控制十分重要而且实现起来比较困难。基于剪切力原理，本文提出了一种新型的样品－针尖间距测控的非光学方法，即，利用压电陶瓷的压电和逆压电效应，将压电陶瓷片分为三部分，分别用于激励探针振动、固定探针以及探测针尖振动变化。该方法的灵敏度很高，可将样品－针尖的间距控制在３ｎｍ左右，而且廉价、制备十分简单。

基于镜像法的扫描近场光学显微镜的分辨率分析

利用偶极子及镜像偶极子模型推导出探针扫描样品表面时的场分布,给出数值计算的扫描光强分布。引入光强对比强度概念,获得了该对比值随样品小球间距变化的曲线和该对比值随探针与样品距离变化的曲线。结果表明,当探针在一定高度上扫描时,近场光学显微镜系统存在最小分辨率,而该分辨率随着探针与样品的距离增加而降低。

利用扫描近场光学显微镜的偏振衬度对各向异性微晶的观察

利用扫描近场光学显微镜的偏振衬度对罗丹明６Ｇ的微晶进行观察，结果表明，用圆偏振入射光进行观察时，光学图像与表面形貌图有很好的对应关系．而用线偏振入射光进行观察时，随着入射偏振态的不同，成像差别较大：当偏振态方向沿着具有各向异性吸收的晶粒主吸收方向时，在垂直于主吸收方向上有很高的衬度，但图像分辨率较低；而入射偏振态垂直于主吸收方向时，衬度降低，分辨率提高；在与主吸收方向成４５°角入射时。

扫描近场光学显微镜有源光纤探针研究

扫描近场光学显微镜有源光纤探针研究明海张国平陈晓刚杨宝谢建平吴云霞（中国科技大学物理系合肥２３００２６）扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）是通过光探头探测样品表面倏逝波的超高频信息，可以获得纳米量级的空间分辨率。通常的ＳＮＯＭ光纤探针只作为传输和探测光场...

用扫描近场光学显微镜观察铁电畴

本文利用电畴的双折射随电畴的自发极化的取向而异的特性，采用反射式扫描近场光学显微镜，观察了铁电单晶的畴结构。横向分辨率约为50nm。对原有的Topometrix Aurora NSOM系统作了较大的改进。采用音叉（tunning fork）检测光纤探针与样品间的剪切力，取代了原有的光学法振动检测。对硫酸三甘氨酸[NH3CH2COOH）3．H2SO4）]（简称TGS）的观察说明，反工扫描近场光学显微镜，适合研究垂直b轴切割的TGS（010）面的自发极化。对这种180极化的多畴，可获得光学衬度较好电畴分布图像。与形貌图像相比，发现电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。

扫描近场圆偏振光学显微镜

提出一种利用镀有金属薄膜的V形无孔光学探针构建的扫描近场光学显微镜,将圆偏振光注入镀有金属薄膜的V形槽内在针尖处形成近场照射光源,并利用探针收集样品表面近场光信号。理论分析表明:探针收集的近场和远场反射光之间存在一定的相位差,该相位差与探针机械结构、探针与样品的距离有关,可通过探针与样品之间的距离加以控制,因此利用偏振性器件可有效抑制远场光强。实验中,探针与样品之间的距离通过范德华力回馈控制,探针操作在接触模式,实验结果显示所测近场与远场光相位相差57°,近场光学图像横向分辨率优于12 nm。

扫描近场光学显微镜的技术与应用

讨论了扫描近场光学显微镜的构造、工作原理及实际应用,并介绍了采用熔拉法和腐蚀法相结合的制作的掺Er^(3+)的自发辐射光纤探针。

扫描近场光学显微技术在半导体材料表征领域应用的研究进展

半导体材料及其光电器件如激光器、探测器以及高速微波器件有着广阔的应用前景。半导体材料的结构和缺陷特性对器件性能起着至关重要的影响,然而对材料进行纳米尺度下的检测、表征无论是理论上还是技术和设备上都需要深入研究和发展,因此扫描近场光学显微技术在半导体材料表征领域有着无可替代的地位。扫描近场光学显微技术突破了传统光学显微技术的衍射分辨率极限的限制,具有超高空间分辨率、超高探测灵敏度等特点,并且是一种非接触性探测,具有无损伤性。简要介绍了扫描近场光学显微镜的原理及在半导体材料研究中的应用,包括量子阱结构中的位错及缺陷的表征,半导体器件的表面复合速率及扩散长度的纳米表征,以及半导体薄膜中的缺陷分布的检测。探讨了目前相关研究领域存在的主要问题,并对其发展趋势和前景进行了展望。

基于微力传感的扫描近场声显微镜

描述了一种用于检测超精表面形貌的扫描近场声显微镜 (SNAM )。以谐振频率为 1MHz的未封装伸长型晶振作为微力传感器逼近样品表面 ,在此过程中晶振受到流体阻尼 ,其振动特性发生变化 ,通过检测振动幅值的变化即可获得样品表面形貌信息。在分析SNAM检测机理的基础上设计了SNAM系统 。

散射式扫描近场光学显微系统的研制及应用测试

基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和机械剥离的六方氮化硼样品进行了测试。结果表明,所搭建的装置实现了10 nm的空间分辨率,可以清晰地观察到六方氮化硼表面声子极化激元在传播-反射过程中形成的驻波现象,展示了该技术在低维纳米材料光学表征中应用的巨大应用潜力。

制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方法

提出了一种制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方案.该方案利用静态腐蚀过程中光纤所形成的特殊结构,及动态腐蚀过程中光纤在氢氟酸中的移动所带来的新月形弯液面在光纤表面接触位置的变化,通过合理控制腐蚀时间来制备尖端锐利、大锥角或多锥体角等各种结构的探针.设计方案采用计算机控制整个装置实现了探针制备过程的自动化,保持了腐蚀光纤探针实验条件的一致性.实验结果表明,采用此方案可以制备出尖端孔径小于100nm且锥体角高达70°的光纤探针,且重复性高.此外,该方案的装置结构简单,实现容易.

扫描近场光学显微镜测量量子点团簇超辐射

用扫描近场光学显微镜的针尖照明模式对ZnSe量子点团簇进行精确定位测量,研究了量子点团簇的超辐射效应。在理论上根据Wannier激子超辐射模型阐述了量子点系统的超辐射发光机制;实验上用荧光光谱表征ZnSe量子点溶液的荧光性质,用扫描近场光学显微镜(SNOM)表征单个量子点团簇的超辐射光谱。结果表明,在Wannier激子超辐射模型中,量子点团簇辐射衰变率受到量子点团簇的大小和辐射光谱的共同影响,在实验上得出团簇的辐射衰变率随团簇尺寸的增加而增大,同时,不同尺寸的量子点团簇产生的辐射光谱也会对其产生影响,理论和实验的结合验证了激子超辐射的适用性。此研究结果可广泛用于生物传感器和光子器件等领域。