一种纳米分辨率近场光学显微镜——光子扫描隧道显微镜

报导了我们研制的一台光子扫描隧道显微镜。论述了原理，结构，光纤探针制造，信号放大以及调试中解决的几个技术问题等。图像的横向分辨率优于１０ｎｍ，纵向分辨率约１ｎｍ，扫描范围１０μｍ×１０μｍ。还观察了云母。

光子扫描隧道显微镜探测场的数值模拟计算

对光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的显微成象机理。扫描探测模型做了较为系统的分析和论述。针对具体的探测模型，利用微机编程计算ＰＳＴＭ探测光场的空间分布，并对场分布随扫描控制参量的变化规律进行系统的研究，得到了与实际探测结果一致的分布规律，最终为ＰＳＴＭ的显微成象技术提供了更为具体的理论指导。

光子扫描隧道显微镜成像原理的数值研究

用二时域有限公司差分 (FDTD)方法模拟光子扫描隧道显微镜 (PSTM)的基本原理。计算包括玻璃 ,空气和平面探针三层模式。给出了样品在全内反射照射下总场分布的图像和在样品上方等高扫描的光强分布图。并且给出光子扫描隧道显微镜中的光子隧道效应即在样品上方用一亚波长尺度的微小探针可将隐失波转变为传输波的图片。

光子扫描隧道显微镜研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）是电子扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）的光学模拟，它对样品的光学特性特别敏感，且大大突破了传统光学显微镜的衍射极限的限制，是扫描探针显微镜家族中新出现的一个成员，我们自行设计开发了一套ＰＳＴＭ实验系统，研究了其纵向扫描特性，观察了二维干涉光场及其它实际样品。实验表明该实验室系统的扫描面积达１２×１２ｕｍ￣２，纵向分辨率达λ／１００，横向分辨率有待进一步鉴定，从已观察的样品分析不低于０．１ｕｍ。

近场扫描光学显微镜和光子扫描隧道显微镜

近场扫描光学显微镜和光子扫描隧道显微镜＊王佳（清华大学精密仪器系北京１０００８４）０引言自从８０年代初扫描隧道显微镜ＳＴＭ发明以来，扫描探针显微术ＳＰＭ已经发展成具有十几种类型的系列技术。其中引人注目的是以近场扫描光学显微镜ＮＳＯＭ和光子扫描隧道显微...

纳米级分辨的光子扫描隧道显微镜的应用研究

本文对光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）显微成像机理、成像规律做了较为系统的论述，针对具体的物理模型进行数值模拟计算，得到了与实际探测相一致的场分布规律。采用自行研制的ＰＳＴＭ的显微实验系统对多种样品进行了表面显微成像研究，获得了关于样品表面三维立体图像信息。通过多种图像处理手段对原始图像进行后期处理，得到了更具视觉效果、更为逼真的样品表面图像，为其广泛的应用奠定了技术基础。

光子扫描隧道显微镜和扫描隧道显微镜联用系统的研制

报导我们研制的一套光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）和扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）联用系统的初步实验结果。联用系统采用的基本结构为早先研制的一台ＰＳＴＭ，另外增加了一个ＳＴＭ通道，通过真空蒸镀金膜制作了既导电又导光的光纤探针，联用系统用ＳＴＭ通道隧道电流反馈控制探针高度。初步实验结果表明，ＰＳＴＭ和ＳＴＭ通道既能分别单独成像，亦能用导电导光探针实现ＰＳＴＭ和ＳＴＭ同时成像。

光子扫描隧道显微镜测量折射率图象的初步研究

光子扫描隧道显微镜 ( PSTM:Photon Scanning Tunneling Microscope)测得的图象不仅与形貌有关 ,而且与贯穿整个样品的光学参数有关 ,即有可能用它获取样品折射率图象。本文在理想情况下运用多层薄膜理论 ,分析了 PSTM中各种参量 (样品层折射率 n1,厚度 d1,入射角θ0 )对折射率测量的影响。结果表明在适当的样品厚度 d1( d1≤λ/8) ,能达到较大灵敏度 ,且无明显假象 ,结论可供参数设置特别是样品制备时参考。

光子扫描隧道显微镜四介质三界面模型

修改了光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的三介质二界面模型，提出了比较符合ＰＳＴＭ探测实际的四介质三界面理论模型。给出了在这一新的理论模型下光子扫描隧道显微镜探测场的理论计算公式。

光子扫描隧道显微镜的超衍射分辨的光子理论假说

光子扫描隧道显微镜（ＰｈｏｔｏｎＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，简称ＰＳＴＭ）的发明是在近场光学理论、全内反射理论、光纤技术、高灵敏度光电探测技术和计算机等获得重大进展的基础之上取得的，最近的研究结果表明其ＰＳＴＭ已实现１～３ｎｍ的超衍射极限的分辨率，如何解释ＰＳＴＭ能够获得如此高的超衍射极限分辨率？ＰＳＴＭ能获得的超衍射极限分辨率会是多少？本文提出一种关于ＰＳＴＭ的光子理论假说，这个假说是基于下面两个基本定律：１．光子不只是携带能量和光学信息的载体，也是具有一定空间尺寸的基本粒子２．当光子发生反射、折射、散射等时，仅改变它所携带的能量和光学信息，它的粒子尺寸并不改变，即ｐｈｏｔｏ＝常数．将上面两个基本定律应用于ＰＳＴＭ时，所谓“消逝场（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔｆｉｅｌｄ）”实际上乃是弱光子分布场，探测光纤尖端尺寸实际上相当于一个“门”，它控制着进入光纤的光子数量，通过一些计算，可获得如下几个结论：１．在ＰＳＴＭ的探测系统足够灵敏的条件下，探测光纤尖端的直径Ｄ和近场探测间距Ｚ是决定ＰＳＴＭ超级射分辨率的两个最重要的因索．２．ＰＳＴＭ分辨极限将产生在Ｄ＝ｐｈｏｔｏｎ和Ｚ＝ｐｈｏｔｏｎ．３Ｐ?

光子扫描隧道显微镜的物理基础

通过对光在两介质交界处的全反射理论──消逝场的详细讨论，论述了九十年代最新表面深刻仪器──光子扫描隧道显微镜的物理学基础。

使用自激振荡法提高原子力光子扫描隧道组合显微镜的扫描速度

介绍了采用频率偏移控制样品/探针间距的原子力光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)。制备了尖端直径<100nm,锥角为60～90°的锐利大锥角探针用于轻敲自激振荡模式的AF/PSTM,该探针固定在压电陶瓷片上置于一个正反馈回路中激励探针振荡。使用锁相器解调自激振荡探针的频率,调整Z方向压电陶瓷的运动使得锁相器检测到的值维持恒定来跟踪样品的起伏。对外加激励模式和自激振荡模式进行了对比。理论分析表明,自激振荡方法减小了探针响应时间;测试试验显示,采用自激振荡模式AF/PSTM的带宽为50Hz,比外加振荡模式快一个数量级。采用改进后的仪器对光栅样品以1Hz的速度进行了扫描,扫描结果显示,采用自激振荡的方式得到的形貌和光学图像比外加激励模式更清晰,不仅响应时间更快,通过提高Q值还可以提高分辨率而不会增加系统进入稳态的时间。

用于原子力与光子扫描隧道组合显微镜的浸油显微物镜

双功能原子力与光子扫描隧道显微镜(AF/PSTM)用π对称双光束照明方法来消除假象。为改进现有的AF/PSTM系统,提出新的照明系统方案,并设计了新方案中需要的高数值孔径的浸油显微物镜。根据具体的物镜系统参数要求,选择合适的初始结构,用ZEMAX光学设计软件对物镜进行设计、优化和像质评价,设计结果显示浸油物镜的数值孔径大约1.54,可以很好地满足照明系统的需要。

光子扫描隧道显微镜的关键问题及实验研究

光子扫描隧道显微镜(PSTM)是一种高分辨率的扫描探针式显微镜。本文在简略地介绍了PSTM的工作原理及实用系统的基础上,着重讨论了光纤探针的制备和扫描偏移、耦合误差的定量计算这两个关键技术问题,提出了一种分析扫描偏移及耦合误差的理论计算方法,并由此推导出计算公式。应用自行研制的PSTM系统,成功地对光栅、鱼鳞片等样品显微成象并作了分析,图象的质量和分辨率达到了较好的水平。

光子扫描隧道显微镜

介绍光子扫描隧道显微镜的物理基础、成像原理和应用．

通过针尖诱导光子辐射探测在扫描隧道显微镜联结处的亚纳秒动力学(英文)

We analyze the statistical properties of the photons emitted at the junction of a scanning tunneling microscope at the solid/liquid interface by time-autocorrelated two-photon counting measurements, with time resolutions down to the nanosecond scale. In the case of a gold-gold junction immersed in an inhomogeneous liquid, we show that the tip-induced luminescence exhibits a clear bunching phenomenon depending on the tip-sample distance.

光子扫描隧道显微镜及原子操作

光子扫描隧道显微镜(Photon STM)是一种利用近场光学的显微镜。其分辨率是由探针形状来决定的，并不取决于波长。也就是说，向被测物体照射光时，利用该装置可测定产生于物体表面的限定区域瞬息光的功率分布，故这是一种超越衍射极限的超分辨率显微镜。这种显微镜可用于生物技术、化学、超微晶体工程学等极其广范的领域，尤其是欧美国家，其应用研究日趋活跃。本文将介绍光子STM的概要、及作为超微细加工机应用的可能性。由于加工对象的极限已达原子水平，因此，就原子操作的可能性作以介绍。