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。

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。

扫描近场光学显微镜光纤探针的制作与分析

描述了制作扫描近场光学显微镜光纤探针的两种简便有效的方法——带保护层的化学腐蚀法和光纤熔接机拉锥法，从实验中比较、分析了两种制作方法的优缺点，实验表明这两种方法均能制作出针尖直径为５０ｎｍ左右的光纤探针。

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。

“禁戒光”近场光学显微镜原理与系统

扫描近场光学显微术是８０年代后期发展起来的一种分辨率超过衍射极限的新型光学显微镜技术。本文介绍了国外最近出现的“禁戒光”近场光学显微镜系统的工作原理及结构。透射式ＳＮＯＭ中部分光沿着光轴向前传播；部分光沿着大于全内反射临界角的方向传播。前者称为允许光；后者称为禁戒光。应用“禁戒光”近场光学显微镜可同时获得三幅图像，即允许光像、禁戒光像和反映样品表面形貌的剪切力图像。禁戒光图像能够提供很好的对比度和分辨率。

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.

近场光学显微镜中利用剪切力原理进行样品/探针间距测控的非光学方法

扫描近场光学显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＮｅａｒ－ｆｉｅｌｄＯｐｔｉｃａｌＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）自８０年代中期以来获得了迅速的发展并得到了具有纳米（亚纳米）尺度分辨率的光学图像。作为ＳＮＯＭ的关键技术之一，样品与探针间距的控制尤为重要，而实现起来比较困难。人们提出了多种方法，其中基于剪切力原理的控制方法最常用而且实验证明是可靠的。本文综述了扫描近场光学显微镜发展以来所出现的基于剪切力原理进行样品／探针间距的探测的一些主要的非光学方法。包括利用ＰＭＴ直接探测样品辐射，利用音叉、电容、阻抗以及压电效应的探没方法等，并对各种方法的优缺点进行了分析比较。

扫描近场光学显微镜对纳米结构的观察

A polydiacetylene nanocrystalline film has been fabricated using surface evaporationmethod and observed by using Aurora 2000, TopoMetrix scanning near-field optical microscope(SNOM) system. The SNOM images of this film together with the standard testing Al sampleindicate that the resolution of the system is better than 80 nm 1/6 of the incident wavelength,488 nm. The possibility of SNOM data storage using thus fabricated film is also demonstrated.

近场光学与近场光学显微镜

近场光学是研究距离物体表面一个波长以内的光学现象的新型交叉学科。基于非辐射场的探测与成像原理，近场光学显微镜突破常规光学显微镜所受到的衍射极限，在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱研究。本文将讨论近场光学的基本原理，非辐射场的探测与高分辨率的关系；光学限阈及隐失场在近场光学中的重要性；以及近场信息的获取方法。对近场光学显微镜的主要类型及相应的仪器发展，分辨率，衬度原理做一综述。同时简要介绍近场光学显微镜在超高分辨率光学成像，近场局域光谱，高密度数据存储，在生命科学，单分子光谱。

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。

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。

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。

近场光学显微镜结合量子点标记人胃腺癌SGC-7901细胞靶点的观察

扫描近场光学显微镜突破衍射极限,具有纳米量级的空间分辨率,量子点(QD s)标记有荧光强度高且抗光漂白能力强等优点。结合上述两种技术,对人胃腺癌SGC-7901细胞膜表面特异性结合的叶酸受体(FR)进行成像探测,获得了叶酸受体在SGC-7901细胞膜表面上的分布,以及细胞内化外源性叶酸过程中叶酸受体在细胞膜表面的分布变化,成像的光学分辨率达到120 nm。实验结果表明:特异性结合的叶酸受体在SGC-7901细胞膜表面的分布,绝大部分是以聚集体的形式存在。随着SGC-7901细胞内化叶酸量的增加,叶酸受体在细胞膜表面的分布密度逐渐降低,并在经过120 m in左右趋于稳定。上述方法和手段为实现单细胞水平上靶点分布和变化的长期监测,肿瘤细胞内化受体的机制研究提供了新的技术途径。

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。

反射式近场光学显微镜样品近场光分布特性

建立了一种反射式近场光学显微镜中样品近场光分布特性的模型,应用矢量衍射理论,得到了系统的场方程。在弱波动条件下,采用微扰法对场方程进行了求解,能方便地得到样品表面的各阶近场光反射和透射模复振幅表达式。计算结果表明,一级场分布要比零级场小一个量级,各阶近场信号的强弱完全由面形函数的傅里叶变换决定。通过与零级结果的比较,证明了计算结果的正确性。提供了一种计算样品表面近场分布简便方法,对反射式近场光学显微镜中调制检测技术具有指导意义。

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 。

用近场光学显微镜观察红细胞的自发荧光

传统的自体荧光检测技术均是对大量细胞或组织进行检测,而近场光学显微技术由于具有较高分辨率和能够同时获取样品的外部形貌和光学信息等特点,有望成为一种研究单个细胞自体发光机理、疾病诊断和检测单个细胞自体荧光光谱的新技术。本文通过应用近场光学显微镜观察不同形状红细胞的外部形貌和光学信息,来初步探讨近场光学显微技术在这方面的应用前景。

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。

同时应用近场光学显微镜的透射和反射模式研究单个细胞的光学性质

通常认为,在近场光学显微技术的光收集模式中,观察透光性好的样品时采用透射模式,研究不透明样品时采用反射模式。本文同时采用透射和反射两种模式观察透明性较好的PC12细胞和淋巴细胞样品,初步研究单个细胞的反射、吸收、透射和荧光等光学性质,以促进组织光学和激光生物医学等领域的进一步发展。细胞光学的时代就要到来。