扫描近场光学显微镜的原理与有源光纤探针

 传统的光学显微镜是以光学透镜为主体,利用透镜能将物体放大成像的功能而制成的。一般地,单级透镜能将物体放大几十倍,级联使用可达到千倍以上。制造放大倍数更大,分辨率更高的显微镜系统将遇到许多不可逾越的技术上的困难。从根本上说,光的衍射效应限制了光学显微镜进一步提高分辨率的可能性。     

研究微观世界的利器--扫描隧穿显微镜

爱因斯坦曾说过：“科学总是朝着两个截然相反的方向无止境地发展，那就是宏观领域和微观领域．”然而人类的眼睛并不能直接观察到比0．1mm更小的东西，所以在研究微观领域的时候人类必须要借助于仪器．随着人类对微观世界的认识不断深入，研究微观世界的工具也不断被研制出来．扫描隧穿显微镜(Scanning Tunneling Microscope，简称SIM)，就是其中非常优秀的研究微观世界的利器．     

飞秒时间分辨近场光学系统实现及其应用

结合飞秒光脉冲和近场光学显微镜，成功实现了飞秒时间分辨近场光学系统.系统通过高频声光调制和差频锁相探测，极大提高了信噪比并消除了抽运、探测光本底信号，从而在收集模式下测得了飞秒时间分辨的透射光微弱信号变化.同时获得了80nm的空间分辨和小于200fs的时间分辨测量.利用该实验系统，研究了金纳米结构的热电子弛豫动力学过程，观察到不同位置间热电子弛豫动力学的差异. 关键词： 飞秒近场 扫描近场光学显微镜 飞秒光脉冲 金纳米颗粒     

纳米尺度的光学成像与纳米光谱———近场光学与近场光学显微镜的进展

近场光学是指当光探测器及探测器－样品间距均小于辐射波长条件下的光学现象．利用近场光学扫描显微镜和近场光谱仪，不但能够以突破衍射极限的超高分辨率在纳米尺度实现光学成像，而且还可获得纳米微区的光谱信息．文章介绍近场光学的原理及其在凝聚态物理领域中的应用与进展，并给出了我们的初步结果     

纳变尺度的光学成像与纳米光谱：近场光学与近场光学显微镜的进展

近场光学是指当光探测器及探测器一样品间距均小于辐射波长条件下的光学现象，利用近场光学扫描显微镜和近场光谱仪，不但能够以突破衍射极限的超高分辨率在纳米尺度实现光学成像，而且还可获得纳米微区的光谱信息，文章介绍近场光学的原理及其在凝聚态物理领域中的应用与进展，并给出了我们的初步结果。     

“关于人们看到水中鱼的一些特点”一文的商榷

文献[1]中提到"看到的鱼比实际的鱼要小"笔者有一些不同意见.在这里我们要搞清楚人的视觉是怎样判断物体的大小和远近的.首先,分析物体的远近,人靠视觉判断物体的远近需要用两只眼睛,课堂上许多教师都会请学生做这样一个小实验即遮住一只眼睛后试着把笔插入同桌手里拿着的笔帽中,如图1所示,与正常情况下对比,他们会发现用一只眼睛是非常困难的.原因是什     

“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。     

原子力与光子扫描隧道组合显微镜

介绍了超高分辨光于扫描隧遭显微镜（PSTM）的计冗历程,为解决第一代（单光束照明）光千扫捕隧逼显傲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“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。     

显微镜概述

 人类总要不断探索微观领域的秘密,要亲眼见到超微尺度的自然现象,显微镜是人们所能依赖的最好工具。在历史的长河中,显微镜经历了光学显微镜,电子显微镜,扫描隧道显微镜,扫描探针显微镜的漫长历程。由于显微镜的研制也曾造就了四位诺贝尔物理奖得主,显微镜促进了科学技术的发展,特别早期对生物医学领域做出重要贡献,而科学技术的发展及理论突破又是产生更新型显微镜的温床和催化剂。一、光学显微镜人类对于生物微观世界的认识,有着一段漫长的历史,与显微镜的发明与改进密切相关。     

相衬显微镜衬比的分析

本文详细讨论了制约相衬显微镜衬比的各种因素,并针对不同的被观察样本提出了合适的观察方法。首先,叙述了相衬显微镜和暗场显微镜的基本原理,并根据观察时的实际情况,定义了衬比Fc.然后,分纯相位物体和既有振幅变化又有相位变化的物体两种情况,对影响衬比的各种因素进行了详细讨论,得出了相衬显微镜的衬比最大的条件,并比较了各种条件下相衬显微镜和暗场显微镜的灵敏度,从中得出:在观察弱纯相位变化的物体时,相衬显微镜要比暗场显微镜有效些;在观察既有振幅变化又有相位变化的物体时,相衬显微镜和暗场显微镜要比明场显微镜有效些,但视场中的光强变化已是物体的振幅变化和相位变化的混合效应,而不能单独反映出相位变化。     

迈克耳孙干涉仪用于SFM/SNOM实验

以迈克耳孙干涉仪作为基本操作平台建立了扫描力显微镜/扫描近场光学显微镜(SFM/SNOM)实验系统.该系统可以用于扫描力显微镜和近场光学显微镜的原理性实验,有助于学生深入了解扫描探针显微镜的基本结构和工作原理.     

双重负指数材料的研制

自然界中的材料一般具有正的光折射系数，具有负光折射系数的材料都是利用工程技术方法人工制造的．这类材料通常称为负磁导率材料（negative—index metamaterial，NIMs）．负磁导率材料具有一些特殊的性质，例如它有将光聚焦于一个点上的能力，而且这个点的大小要比光波波长还小，所以它被称为“超级透镜”．利用它可观测到比现有光学显微镜更小的物体．各种材料只有当它的介电常数是负时，才能使光的折射系数为负．如果某种材料不仅它的介电常数为负，它的磁导率也是负的话，这样的材料就称为双重负指数材料（duble—negative metamaterial，DN—NIMs）．一般来说，NIMs材料的制作要比DN—NIMs容易一些．因为光与磁场的相互作用要比光与电场的相互作用小100倍．     

带金属尖四棱锥小孔光探针光斑近场分布数值模拟

采用时域有限差分法(FDTD)研究了带金属尖四棱锥小孔光探针光斑近场分布特性,分析了金属尖的长度、尖端半径及距离小孔位置等因素对近场电场分布的影响.讨论了该类光探针的电磁波通过等离子体激元方式从小孔传输到金属尖的机理.Taminiau等人用不同方法获得的计算结果在本文的计算结果中得到了印证.在此基础上,本文重点分析、讨论了Pohl等人在1984—1986年获得20—25nm高分辨率图像的原由,讨论了该实验系统的成像机理和类型的归属.计算结果表明:Pohl等人的实验系统成像机理已离开小孔径扫描近场光学显微镜类型,报告认为应归属金属尖散射扫描近场光学显微镜一类.本结果对设计性能优良的光探针具有参考意义.     

世界上最大粒子加速器探秘

要认识肉眼看不到的粒子,我们首先想到的办法是什么?是显微镜,电子显微镜或是原子力显微镜。没错,要看清肉眼看不到的粒子,就得靠显微镜。但是,要认识它们的性质,就得修建庞大的仪器,粒子加速器就是这样一种大型仪器。世界上最大的粒子加速器名叫大型强子对撞机(LHC),重5万吨、长27千米、造价高达25亿美元,将于2008年春天投入使用。图1欧洲核子研究中心示意图为何要建粒子加速器在瑞士和法国交界处有一个举世瞩目的研究机构,它就是欧洲核子研究中心,其主要研究目标是搞清楚究竟是什么东西构成了世界上的物质。而大型强子对撞机就位于这个…     

中国透射式电子显微镜发展的历程

人眼的视力仅能分辨物体中0．1-0．2mm的细节．若借助光学显微镜,则可看到细胞、细菌．若借助电子显微镜,人能看到原子像、分子像!     

管窥物理学中的聚焦现象

无论是我们日常生活中所用的照相机,还是观察天体运动的望远镜及探测微观世界的显微镜,它们内部都含有一个重要的组成部分——聚焦系统。在物理学中,常见的聚焦现象有三种形式:光聚焦、静电聚焦和磁聚焦。图1光聚焦当把物体放在凹面镜焦点以外时,根据光的反射原理,会得到一个倒     

高效、高分辨光纤微探针的制备及检验

提出两种同时满足高分辨、高传光效率的探针模型以及制备方法 :先用自制热拉装置将光纤拉制成过渡区为双曲线或抛物线形的探针 ,然后用 4 0 %氢氟酸进行快速腐蚀 ,使探针孔径变小而保持过渡区域形状和锥度基本不变。所获探针孔径变化范围为 2 0～ 2 0 0 nm,锥度 2 0°～ 6 0°。为检验探针性能 ,将两种探针的出射光分布与用传统热拉法所得到探针进行对比 ;探测了光子扫描隧道显微镜状态下的倏逝波衰减曲线 ;给出了用集光式扫描近场光学显微镜得到的近场光学图像 ;同时 ,验证了探针对剪切力控制的适用性。     

共焦激光扫描显微镜技术进展

共焦激光扫描显微镜已延伸到光学显微术领域，包括共焦荧光显微镜、共焦扫描光纤显微镜、彩色共焦激光显微镜、共焦光栅光学显微镜等。并很快成为半导体材料检测和生物医学诊断的重要工具。本文对国外该显微镜技术的特性和新的进展进行了综述。     

阿尔哈曾（Alhazen或Al-Haitham，965—1039）阿拉伯物理学家（Physicist，Arabia）

阿尔哈曾是中世纪最重要的一位物理学家，最感兴趣的领域是光学。他正确地认为，人能看见物体是光由太阳或其他发光体发射出来后，通过被看见的物体反射入人眼所致，而不是托勒密等人认为是靠眼睛发射出的光线被物体反射的结果。     

光学显微镜与CCD监视器组合的原子力显微镜

研制了一种与光学显微镜结合并配置 CCD 监视器的原子力显微镜,可同时获得样品的原子力显微镜图象及光学图象.已能分辨出5纳米的精细结构,最大扫描范围可达2μm.文中给出了本仪器获得的一些样品图象结果.