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。

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。

原子力与光子扫描隧道组合显微镜

介绍了超高分辨光子扫描隧道显微镜(PSTM)的研究历程,为解决第一代(单光束照明)光子扫描隧道显微镜中存在人为假象和样品光学图像与形貌图像难于分离两个难题,用π对称双光束照明方法消假象,用原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)图像分解方法分离样品光学透过率、折射率与形貌图像。研制成功新一代原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)样机。该样机在一次扫描中已获得两幅原子力显微镜图像(形貌与相位)和两幅光学图像(透过率和折射率),有效地减少了假象,分解了样品光学折射率、透过率与形貌图像。

探针尖带金属微粒的光子扫描隧道显微镜成像数值模拟

引入了色散介质的时域有限差分法散射场方程,并针对光子扫描隧道显微镜的带金属尖光纤扫描成像问题进行三维的数值模拟。在考虑了光纤和样品相互作用的情况下,采用等效入射波法设置入射波,探针扫描模式为等高扫描模式,从成像分辨力和灵敏度的角度,比较了不同入射角、不同的光纤样品间距,不同金属类型,及不同金属尖大小的成像情况。数值模拟结果显示,带金属颗粒光纤探针尖的光子扫描隧道显微镜在成像分辨力和灵敏度上有显著的改进,而带不同类型金属颗粒情况下对分辨力影响不大,灵敏度是银最好。

光子扫描隧道显微镜光子隧穿可视化数值模拟

提出了一种新的入射波设置"三波法",即将光子扫描隧道显微镜(PSTM)系统中的入射波、全内反射波和透射的隐失波同时设置为时域有限差分(FDTD)计算区域的入射源,克服了PSTM中应用FDTD所遇到的存在样品台(分层界面)和全内反射等困难。给出了PSTM中探针针尖与样品相互作用和光子隧穿的物理图像。模拟了PSTM探针等高扫描过程。给出了PSTM图像,比较了单光束照射与π对称照射等高度扫描曲线的不同,前者有一定的偏移,后者可纠正偏移。

扫描探针显微术在纳米科技术中的应用

扫描探针显微术在纳米科技术中的应用白春礼（中国科学院化学研究所）纳米科学与技术（简称纳米科技）是在纳米（１ｎｍ＝１０（－９）ｍ）尺度上（０．１ｎｍ到１００ｎｍ之间）研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科的高新科技。它的最...

PSTM等间距及等高扫描方式下减小假像数值模拟

利用多层薄膜模型对PSTM等间距及等高扫描下的探测场进行了计算 .采用两种模式模拟了样品表面起伏引起的倾角假像及用π对称双激光束消除假像的效果 .结果表明 ,用π对称双激光束照射方法可显著减小倾角假像 .

PSTM中不同探针扫描成像的模拟分析

金属纳米粒子或薄膜在可见光的激励下产生表面增强效应。尝试在光子扫描隧道显微镜(PSTM)中应用带铝的光纤探针来提高成像的分辨率和灵敏度。采用二维时域有限差分法(FDTD)模拟计算了裸光纤、尖端镀铝颗粒光纤、孔径镀铝膜光纤和全镀铝膜光纤探针的成像。结果显示,采用带铝探针后的灵敏度均比裸光纤提高两个数量级;尖端镀铝颗粒光纤探针的分辨率最好,可优于20nm;全镀铝膜和孔径镀铝膜光纤探针的分辨率分别可达到20nm和60nm。结果可供探针制备及实验参数设置参考。

光子扫描隧道显微镜球形样品二维近场强度分析

采用时域有限差分方法计算全内反射和光子扫描隧道显微镜系统。光子扫描隧道显微镜的基本工作原理是隐失波的产生和探测 ,当入射光在两种介质的分界面上发生全内反射 ,并在界面处产生非辐射的电磁波———隐失波时 ,采取对两界面入射光进行分别设置的方法即“三波法”设置入射激励元。分别计算一个球和两个球形样品的近场分布 ,并计算散射小球为探针 ,一个球为样品的扫描图像。结果表明 :采用二维时域有限差分方法计算能较直观地显示样品表面的近场分布。

眼镜、放大镜、显微镜、望远镜

TH742.64 99010675一种用于扫描力显微镜的微型干涉光探针=A micro-interferometric probe for scanning force microscopes[刊,中]/卓永模,牟旭东,杨甬英(浙江大学光科系.浙江,杭州(310028))//大连理工大学学报.—1997,37(增2).—S201从理论分析和实验研究中首次发现扫描力显微镜中的氮化硅微探针,是一很好的微型干涉分光元件。

眼镜、放大镜、显微镜、望远镜

TH734 99032038红外望远镜光机优化设计的研究=Study of optimizationfor IR telescope opto-mechanical design[刊,中]/李芒(华北光电技术所.北京(100015))//激光与红外.—1998,28(5).

眼镜、放大镜、显微镜及显微术

TH742 97053463大视场高分辨率激光束扫描显微成像理论和设计若干问题的讨论=Theory of large—field and highresolution laser scanning microimaging andsome problems concerned in design[刊,中]/邱锦辉(福建师范大学激光研究所.福建,福州(350007))∥福光技术.—1996,(22).—43该文认为采用亮视场共焦、暗视场(较高频)和微细节视场(高频)的多视场及其组合,也是实现图像高精度重现物体频谱的有效技术途径。(赵桂云)TH742 97053464激光显微系统设计技术研究=Design of laser microsystem[刊,中]/钟快醒,王尔祺,宋德慧∥福光技术.—1996,(22).—75从仪器分析入手,讨论了仪器的系统构成。

眼镜、放大镜、显微镜及显微术

TH742 98053478近场扫描干涉无孔径显微术=Near—field opticalscanning interferometric apertureless mi-croseopy[刊,中]/王佳,刘秀梅,李达成(清华大学精密仪器系。北京(100084))∥光学技术。—1997,(6).—12—15介绍了国外研究的一种新型近场扫描无孔径干涉显微镜的原理及结构。这种显微镜的分辨率可达到1nm,开辟了在亚纳米尺度成象和进行光谱分析的可能性,特别是在光学和生物学研究领域具有潜在的应用前景。图6参3(方舟)TH742.64

眼镜、放大镜、显微镜及显微术

TH742 97063971高级研究显微镜中物镜、聚光器变换的电动、自动控制=Automatic of electric controlling objectiveand condenser turn in advanced research micro-scope[刊,中]/刘健(重庆建筑高等专科学校.四川,重庆(630030))∥光学仪器.—1996,18(4).