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。     

热拉伸和化学腐蚀相结合制备弯曲光纤探针

提出了原子力/光子扫描隧道显微镜(AF/PSTM)系统的关键部分——双功能弯曲光纤探针的制作方法.采用热拉伸与动态、静态两步化学腐蚀相结合的方法制作出AF/PSTM弯曲光纤探针，弯曲角度约为150°，尖端曲率半径优于100nm，锥角范围为60°—90°.将这种双功能弯曲光纤探针应用在新研制的AF/PSTM系统上，同时获得了样品的光学与形貌图像，实现了图像分解. 关键词： 原子力/光子扫描隧道显微镜 光纤探针 热拉伸 化学腐蚀     

光子扫描隧道显微镜的进展

介绍我国第一台光子扫描隧道显微镜的研制情况，论述图像分解光子扫描隧道显微镜的原理和光子扫描隧显微的光存储技术的初步设想。     

光子扫描隧道显微镜的光电成像系统研究

本文论述了光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的显微成像机理、成像规律，针对具体的物理模型进行数值模拟计算，并得到了与实际探测相一致的场分布规律。采用自行研制的光子扫描隧道显微镜（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。     

基于迈克耳孙干涉仪的近场光学实验

介绍了一种以迈克耳孙干涉仪作为操作平台的近场光学实验系统.该系统可以测量棱镜内表面全内反射产生的隐失场,观察两维光栅样品的近场光学结构,还可以用于光子扫描隧穿显微镜(PSTM)的原理性实验,有助于学生深入了解隐失场的结构和近场光学显微镜的基本工作原理.该装置具有结构简单可靠,操作简便等特点,十分适用于物理实验教学.     

照明模式SNOM中样品对近场光场分布的影响

在同时考虑样品的形貌及材料光学参量和入射光偏振模式的情况下,利用基于边界元方法编写的二维矢量电磁场计算程序,对工作在照明模式下的扫描近场光学显微镜（Scanning Near-field Optical Microscope,SNOM）的近场矢量电磁场分布进行了数值计算模拟研究.结果表明,在没有表面形貌特征时,探针的光能量透射率随样品材料的折射率和损耗角的增加而增大,而样品表面光斑尺寸受折射率和损耗角的影响很小；对有形貌特征的探针扫描像研究结果表明,SNOM的分辨率随着样品的折射率和损耗角的增加而提高；对SNOM不同的工作模式的扫描成像信号进行的计算结果表明,恒定间距扫描方式比恒定高度扫描方式对样品表面的细节有较强的分辨能力.     

铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究

利用扫描隧道显微镜研究了采用化学气相沉积法在铜箔表面生长出的高质量的六角氮化硼薄膜. 大范围的扫描隧道显微镜图像显示出该薄膜具有原子级平整的表面, 而扫描隧道谱则显示, 扫描隧道显微镜图像反映出的是该薄膜样品的隧穿势垒空间分布. 极低偏压的扫描隧道显微镜图像呈现了氮化硼薄膜表面的六角蜂窝周期性原子排列, 而高偏压的扫描隧道显微镜图像则呈现出无序和有序排列区域共存的电子调制图案. 该调制图案并非源于氮化硼薄膜和铜箔衬底的面内晶格失配, 而极有可能来源于两者界面处的氢、硼和/或氮原子在铜箔表面的吸附所导致的隧穿势垒的局域空间分布.     

STM的同胞兄弟--原子力显微镜(AFM)

介绍了在扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）基础上发展起来的原子力显微镜（ＡＦＭ）的工作原理、关键部分、工作模式及其应用。     

扫描隧道显微术最新进展与原子搬迁

自从扫描隧道显微镜问世以来，已陆续发展了一系列新型扫描探针显微仪器，如原子力显微镜、磁力显微镜、摩擦力显微镜等等，这些显微仪器不仅能以极高分辨率研究样品表面的形貌和物理化学性质，而且最近几年还被成功地用于操纵单个的原子和分子，文章着重介绍了ＳＴＭ在这方面的进展情况。     

光子扫描隧道显微镜光场模拟与分析

采用“分割光束”的方法模拟计算了光子扫描隧道显微镜样品表面近场光强。用平面波对一维结构光盘进行的初步计算结果表明其表面近场光强分布相当复杂，一般情况下近场光强分布并不能真实地描述表面结构，近场光强受到表面结构很强的调制，当针尖与样品间距增大时，光强分布上会迭加上一些微小的波动。光强分布和样品表面结构之间会产生位移，这可能影响利用扫描近场光学显微进行纳加工和定位，将数值计算结果与他人的实验结果进行了     

Review of near-field optical microscopy

This review has introduced a new near-field optical microscope (NOM)—atomic force microscope combined with photon scanning tunneling microscope (AF / PSTM). During scanning, AF/PSTM could get two optical images of refractive index image and transmissivity image, and two AFM images of topography image and phase image. A reflected near-field optical microscope (AF/RSNOM) has also been developed on AF/PSTM platform. The NOM has been reviewed in this paper and the comparison between AF/PSTM & RSNOM and the commercial A-SNOM & RNOM has also been discussed. The functions of AF/PSTM & RSNOM are much better than A-SNOM & RNOM.     

Photon tunneling scanning image separation method and instrument

A patent for the new photon scanning tunneling microscopy (PSTM) is described in this paper, called the Tunneling Scanning Image Separation Method and Instrument. We call the new instrument described here the Image Separated-PSTM (IS-PSTM). There may be some false image information with the first generation PSTM in the mixed image of the topography and refractive index of a general optical sample. With this new method and instrument we can eliminate this false image information and separate the surface topography image and the distribution image of varying refractive indices of a general optical sample from a mixed image of PSTM.     

Studies of imaging experiment for photon scanning tunneling microscopy

ＳｔｕｄｉｅｓｏｆｉｍａｇｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒｐｈｏｔｏｎｓｃａｎｎｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｇｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙＧＵＯＮｉｎｇ；ＷＵＳｈｉｆａ；ＸＩＡＤｅｋｕａｎ；ＣＨＵＳｈｉｃａｏ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇ...     

光子扫描隧道显微镜的角谱传递函数

用傅里叶角谱衍理论推导了光子扫描隧道显笛镜的标量和矢量角谱传递函数。表明,光子扫描隧道显微镜的角谱传递鲜明地分成两个区,即远场区和近场区。随首探针榈间距增大,近场区内的角谱其振幅迅速衰减,频率越高衰减越快,而相位保持不变;相反远场区内的角谱内的角谱其振幅保持不变,而相位非均匀线性均匀线性增加,频率越低增加越快。光子扫描隧道显微镜对近场角谱的采集能力是其皮瑞利衍射极限的关键。坦 步根据角谱传递函数计     

Two Beam Collection Mode Photon Scanning Tunneling Microscope

We studied the image deformation due to the surface inclination of objects in photon scanning tunneling microscopes (PSTM). A novel collection mode PSTM with two light sources is proposed to reduce the deformation and experimental results show that the PSTM system is effective.     

双光子激光扫描显微镜中折射率失配引起的图象变形研究

双光子激光扫描显微镜(TPLSM)在观察生理溶液中的生物样品的结构时,水浸物镜是最好的选择.但是TPLSM在进行生物样品的三维结构观察时,需要样品和物镜在Z轴方向上做相对移动,这种移动很容易引起样品在水溶液中飘动.为了防止这种样品的漂移,往往要在水物镜和样品之间加入盖波片.由于盖波片和水及样品间的折射率失配将会导致TPLSM荧光图象的变形,给观察结果带来误差.本文主要利用TPLSM的外源探测器(ex-ternal detection)观察荧光小球的TPLSM的荧光图象,比较插入盖波片前后小球荧光图象的变化情况,研究水浸物镜在插入盖波片后折射率失配引起TPLSM图象的变形程度及共焦小孔对改进图象变形的作用.结果显示盖波片的折射率失配不仅导致TPLSM荧光图象的畸变,同时还导致TPLSM图象的荧光强度和信噪比的下降.进一步的研究表明共焦小孔可以部分改进由于折射率失配引起畸变的TPLSM荧光图象的质量.     

Influence of the probe--sample interaction on scanning near-field optical microscopic images in the far field

We have studied the influence of probe--sample interaction in a scanning near-field optical microscopy (SNOM) in the far field by using samples with a step structure. For a sample with a step height of $\sim \lambda $/4, the SNOM image contrast between the two sides of the step changes periodically at different scan heights. For a step height of $\sim \lambda $/2, the image contrast remains approximately the same. The probe--sample interaction determines the SNOM image contrast here. The influence of different refractive indices of the sample has been also analysed by using a simple theoretical model.