扫描切变力近场光学显微镜研制及应用

在发展光纤探针制备和探针与样品近场间距非光学控制等关键技术基础上 ,我们研制成能与倒置光学显微镜联合使用的扫描切变力 /近场光学显微镜 ,并具有反射和透射等工作模式以及能在溶液环境中工作。利用这套系统 ,获得了多种样品的表面形貌和近场光学图像以及细胞内的荧光光谱。

近场扫描光学显微镜中一种新的切向力检测系统

在近场扫描光学显微镜（ＮＳＯＭ）［１］中，近场距离控制一般采用切向力控制法。检测切向力有两种方法：光学检测法和非光学检测法。目前普遍采用非光学检测法，基本上是采用压电陶瓷管控制探针和样品的距离。本文提出一种新的切向力检测系统，利用双压电片实现近场距离控制。实验结果表明，检测灵敏度大大提高，扫描力显微（ＳＦＭ）像的分辨率可达纳米量级。

剪切力模式近场扫描光学显微镜的恒幅反馈控制方法研究

剪切力模式近场扫描光学显微镜(Near-field Scanning Optical Microscopy,NSOM)的音叉探针间距控制系统中,用相位反馈控制和检测剪切力,同时采用比例+积分(PI)技术实现对音叉探针振幅的反馈控制,使探针振幅在扫描过程中保持为恒定值.用相位信号作为探针与样品间距控制信号,分别在无振幅反馈和有振幅反馈两种情况下,以不同速率扫描得到标准CD_RW光盘光栅的两组图像,并进行了比较分析.实验表明,恒振幅反馈电路的引入有助于提高探针系统的响应速度和灵敏度,改善所得图像的质量及分辨率.

具有高品质因数的剪切力扫描近场光学显微镜在液体中的生物成像(英文)

基于剪切力的探针-试样间距控制扫描近场光学显微镜用于生物材料在液体中的成像比在空气中难得多。液体的黏性阻尼和软的试样表面要求更高的力检测灵敏度。最近我们试验成功的压电双晶片剪切力检测器结合力反馈技术,可以大幅度提高双晶片的机械谐振品质因数,从而改善在粘滞液体中力检测灵敏度。当双晶片在它的某一本征频率下被激励,通过调节一个适当的反馈力,它的机械谐振品质因数在水中可以从40增强到103,因此成像灵敏度获得显著改善。上述力检测技术被用于一些生物试样在液体环境下的拓扑和近场光学成像。所得到的力、相位和光学图像显示了高的成像质量和分辨率。实验结果证明上述装置尤其适宜于近场光学显微镜在生物领域的应用。

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。

近场扫描光学显微镜及其探针技术研究新进展

对近场扫描光学显微技术 (NSOM)研究与应用新进展作了概括介绍 ,较详细地阐述了NSOM的关键部件———探针技术的发展 ,并对NSOM的前景作了展望。

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.

基于双压电陶瓷片的反射模式近场扫描光学显微镜

介绍了一种反射模式近场扫描光学显微镜。该系统以双压电陶瓷片作为控制光纤探针与待测样品之间距离的核心元件,以粘有光纤探针的双压电陶瓷片的第一个谐振频率来驱动光纤探针平行于样品表面振动,采用均方根检测电路测量振动信号的幅度,进而控制光纤探针与样品之间的距离在样品表面的近场范围之内。利用该系统获得了标定光栅和刻录光盘薄膜等样品表面的剪切力形貌图像和反射模式近场光学图像。

采用DDS的近场扫描光学显微镜探针-样品的纳米距离检测

近场扫描光学显微术中,近场距离的检测和控制是需要解决的核心技术之一 本文研究了基于DDS驱动的压电传感器,在一个压电陶瓷片上,电极被分成相同的两部分,分别用于振动驱动和振幅检测 近场扫描的光纤探针固定于此压电陶瓷片上 振动驱动信号采用DDS,在样品的远场时,可以通过频率扫描得到误差在0. 006Hz以内的压电陶瓷片谐振频率驱动信号,而当光纤探针处于样品的近场距离之内时,压电陶瓷片的谐振频率偏离驱动信号频率,振幅明显减小,从而检测出近场距离 高精度振动驱动源DDS和高灵敏度压电传感器的采用提高了检测灵敏度和工作稳定性。

近场扫描光学显微镜和近场光谱学的进展

在简要评介近场扫描光学显微镜的工作原理和有关技术问题的基础上，着重介绍了近场光谱学的最新发展，并讨论了对近场光谱结果的分析问题。

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 。

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。

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。

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...

近场扫描光学显微镜及其在生物学领域的应用

评述了近场扫描光学显微镜(near-field scanning optical microscopy,NSOM)的仪器构造、工作原理及其在生物学领域的应用成果。对NSOM目前存在的主要问题进行了讨论,并展望了NSOM在该领域的发展潜力。

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...

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。