扫描隧道显微镜纳米云纹法的实验研究

提出了应用扫描隧道显微镜(STM)纳米云纹法测量面内位移的原理。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,对这两组栅线干涉形成的云纹进行了纳米级变形测量。对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理及测量方法进行了详尽的讨论,并运用该方法对高定向裂解石墨(HOPG)的纳米级变形虚应变进行了测量研究,得到了随扫描范围变化的虚应变场,并与理论值进行了比较。     

纳米云纹法条纹倍增技术研究

提出了一种纳米云纹法的条纹倍增技术，可用于单晶材料纳米级变形测量.在测量中，单晶材料的晶格结构由透射电镜（TEM）采集并记录在感光胶片上作为试件栅，几何光栅作为参考栅.对纳米云纹条纹的形成原理，透射电镜放大倍数与试件栅的频率关系，条纹倍增技术，位移、应变测量方法等进行了详细讨论.该方法不仅能够测量连续力学参量，如应变和位移，而且能够表征纳观非连续参量，如位错、夹杂.     

原子力显微扫描云纹法的相移技术研究

提出一种原子力显微镜扫描云纹法的相移新技术 ,运用原子力显微镜的压电扫描头作为相移元件 ,对所得云纹图像可进行 0 - 2 π范围内的四步相移。对该方法的测量原理和实验技术进行了详细的阐述。作为典型实验和应用实例 ,分别对由全息光栅和含热变形的电子封装试件栅形成的云纹进行相移分析。成功的实验结果表明 ,该方法是可行的 ,为微米云纹方法的条纹处理提供了一种新途径。该方法可望在微观变形的云纹法测量中发挥积极作用     

纳米云纹法实验研究

结合原子力显微镜技术提出了一种新型纳米云纹方法 ,并应用该方法进行纳米范围的变形。实验中选用原子力显微镜显示屏的扫描线做为参考栅 ,云母和高纯定向石墨的晶格结构做为试件。对纳米云纹形成原理及测量方法进行了详尽讨论。运用该方法对强脉冲激光辐照激光照射之后云母试样的剩余变形进行测量研究。成功的实验结果表明这种方法是可行性的 ,可望在纳米力学行为研究中获得广泛应用。     

AFM制作纳米光栅技术研究

在扫描探针纳米加工技术的基础上,提出了利用原子力显微镜(AFM)来制作高频光栅的新工艺。利用AFM硅制探针,在接触模式下对光盘(聚碳酸酯材料)进行刻划试验。对刻划光栅的工艺参数进行优化,得到了纳米量级光栅。并将刻划所得光栅应用于数字云纹法,与数字参考栅干涉形成微/纳米数字云纹。实验结果表明,该法所制得的光栅可以应用于实际变形的测量。     

用于纳米体系电学及电光性质测量的原子分辨的四探针扫描隧道显微镜

本文介绍一套超高真空环境下的四探针扫描隧道显微镜。每个探针均可以独立的在纳米尺度上精密移动并可以进行扫描显微。此系统可以容易地操纵低维纳米体系并用四探针技术测量其电学性质。仪器可以进行不同温度（30~500开尔文）、不同磁场强度（0~1000高斯）、不同环境气氛的测量，同时还可以获得样品的阴极发光谱。对一些纳米线的试验的结果显示此系统是一个在纳米尺度探索电子输运性质的强有力的工具。     

微探针纳米尺度振动测试的实验研究

微探针是扫描探针显微镜(SPM)的重要组成部件,其共振频率等振动特性直接影响系统的性能。给出了系统微探针共振频率的测试方法,对微探针在压电陶瓷驱动力作用下的受迫振动进行了有限元分析。提出了相位变化0.1°所对应的0.1nm位移分辨率的双频激光外差干涉光学测量系统,对微探针纳米尺度振动特性进行了测试对比实验,并对SPM标定样块进行了比对分析。实验结果验证了双频激光外差干涉测量方法的可行性和其应用价值。     

局域功函数图像及其在Cu(111)-Au/Pd表面的应用

用扫描隧道显微镜（STM）对Cu(111)-Au和Cu(111)-Pd表面的局域功函数进行了研究.通过 测量隧道电流对针尖样品间距的响应，得到了与STM形貌图一一对应的表面局域功函数图像. 实验发现，Au/Pd覆盖层和Cu衬底间的功函数有明显的不同.Pd薄膜的功函数甚至超过了其体 本征值，且功函数在台阶处变小.用偶极子的形成解释了台阶处功函数的降低.这一工作表明 ，用测量局域功函数的方法容易区分表面上不同的元素，并具有纳米尺度的空间分辨率. 关键词： 扫描隧道显微镜 局域功函数 台阶     

用扫描隧道显微镜测量局域功函数

用扫描隧道显微镜在Cu（111）-Au和Pt（111）-Ag表面上对局域功函数进行了测量．在扫描的同时通过测量隧道电流对针尖样品间距离变化的响应，可以在得到扫描隧道显微镜（STM）图的同时得到功函数图．用这种方法，成功地观察到Au，Ag覆盖层与Cu，Pt衬底间的功函数的差别．结果表明：Au覆盖层的功函数介于Cu（111）和Au（111）的功函数之间，这与其它方法的结果一致．在Pt（111）-Ag表面观察到了局域功函数随覆盖层厚度的变化．本工作表明：扫描隧道显微镜在研究功函数与表面结构的关系方面是十分有用的；用测量局域功函数的方法还可以区分表面不同种的物质 关键词：     

激光扫描共聚焦显微镜中云纹法的实验研究

将激光扫描共聚焦显微镜与实验力学中的云纹法相结合,提出了激光扫描共聚焦显微镜云纹法并对其进行了实验研究.实验中以激光扫描共聚焦显微镜的扫描线作为虚拟参考栅,以1 200 lines/mm的全息光栅作为试件栅,这两组栅线相干涉形成云纹条纹.对激光扫描共聚焦显微镜中云纹的形成原理和出现条件进行了讨论,对实验结果与理论分析进行了比较.结果表明,激光扫描共聚焦显微镜云纹法是真实可行的.由于该方法无需干涉系统且对测量环境无特殊要求,因此有望在待测物体表面微米量级变形观察和测量上得到应用.     

光栅莫尔条纹信号的细分与辩向新技术

本文提出了一种新的莫尔条纹数字化细分技术 ,即采用新的数字信号处理方法 ,利用 CPU的信号处理能力 ,将读数头输出的两路正弦信号经过硬件辩向电路形成每四分之一周期的正反转中断信号 ,并在中断服务程序中进行角度的加减运算 ,实现莫尔条纹的四细分。同时对这两路信号进行新的构建 ,通过 CPU及 A/ D转换器 ,采用软件编程的方法形成一三角波线性函数 ,并采用新颖的细分算法进行二十细分 ,最终实现莫尔条纹的八十细分 ,角度测量的分辨力可达 1     

Near-field Moiré effect mediated by surface plasmon polariton excitation

We have demonstrated a surface plasmon polariton mediated optical Moiré effect by inserting a silver slab between two subwavelength gratings. Enhancement of the evanescent fields by the surface plasmon excitations on the silver slab leads to a remarkable contrast improvement in the Moiré fringes from two subwavelength gratings. Numerical calculations, which agree very well with the experimental observation of evanescent-wave Moiré fringes, elucidate the crucial role of the surface plasmon polaritons. The near-field Moiré effect has potential applications to extend the existing Moiré techniques to subwavelength characterization of nanostructures.     

提高叠栅条纹信号质量的一种新方法

在国内外普遍使用的细栅距幅光栅叠栅条纹系统中,衍射效应是很明显的,这是造成叠栅条纹信号的衬比(度)和正弦性不好的主要原因.本文在分析了叠栅条纹信号的基础上,导出了衍射光栅副中±1级叠栅条纹的相位与光栅副间隔,光线入射角等的关系,提出了用±1级叠栅条纹来提高叠栅条纹的信号质量,实验结果与理论分析一致,实际应用,效果良好.     

云纹干涉载频调制技术及分析

在物体变形场的测量中,云纹干涉的载频调制技术有重要作用.在云纹干涉中,对称光照明产生的衍射光沿试件栅表面的法线传播并产生干涉.通过改变照明光的入射角度,可实现变形条纹场的空间调制.通过光程差的分析说明了载波条纹产生的机理,得出了载波频率与照明光入射角度变化之间的关系式.利用三点弯曲加载结合二维载频调制实验,给出了实验结果.证明了在初始条纹较少的情况下,载频调制技术能有效地测量物体的位移场.     

X-ray interferometry study of deformation fields in silicon crystals,induced by a constant magnetic field

The results of investigations of deformation fields in the dual-use unit of a silicon triple-crystal X-ray interferometer under constant magnetic field by means of Moiré X-ray-diffraction patterns are presented. Structural distortions are found in nonpolar silicon semiconductor crystals. It is shown that a magnetic field causes a change in the period of the Moiré patterns obtained using the X-ray interferometer; the Moiré patterns disappear at a certain value of the magnetic field strength.     

基于几何莫尔效应的剪应力传感器设计研究

结合风洞检测剪应力对高灵敏度和高响应频率传感器的设计要求,提出了基于莫尔效应转化敏感元件位移的微型光栅式剪应力测量方式.针对传感器的机械灵敏度、线性度和谐振频率的应用要求对敏感元件进行设计,并在敏感元件结构设计尺寸的基础上对莫尔条纹灵敏度及其相位变化进行分析计算,完成微型光栅式剪应力传感器的结构设计流程.     

A novel simple measurement technique of equivalent chirp in the grating period of sampled Bragg grating

In this letter, based on the proposed concept of Moiré sampled Bragg grating (SBG), the equivalent chirp rates of various Fourier orders in a sampled Bragg grating with chirp in the sampling period (CSP) is demonstrated for the first time via a simple novel experimental method using phase mask rotation and dual exposure technique. Difference between experimental data and calculated results is less than 9%.     

A micro-scale strain rosette for residual stress measurement by SEM Moiré method

In this paper,a new method combining focused ion beam(FIB)and scanning electron microscope(SEM)Moirétechnique for the measurement of residual stress at micro scale is proposed.The FIB is employed to introduce stress relief like the macro ring-core method and fabricate gratings with a frequency of 5000 lines/mm on the measured area of the sample surface.Three groups of gratings in different radial directions are manufactured in order to form a micro-scale strain rosette.After milling ring-core by FIB,the deformation incurred by relief of the stress will be recorded with the strain rosette.The displacement/strain field can be measured using SEM scanning Moiréwith random phase-shifting algorithm.In this study,the Nickel alloy GH4169 sample(which was processed by laser shock peening)is selected as a study object to determine its residual stress.The results showed that the components of the in-plane principal stresses were-359 MPa and-207 MPa,respectively,which show good agreement with the results obtained from the available literature.     

莫尔条纹软件计数法

针对常规莫尔条纹计数法中的缺陷 ,设计了一种软件计数法。软件计数具有可靠性高、适应性强、智能化程度高等特点。介绍了莫尔条纹软件计数的原理 ,以及基于 DSP的莫尔条纹信号软件计数的实现     

Author index of volume 10

Experimental results show that the Moiré pattern with incoherent illumination should be explained by the spatial frequency components lower than the original one without referring to the cut-off frequency of the observation system. The general Moiré pattern is interpreted by the use of a communication theory approach. The results of this interpretation agree with Oster's indicial equation.