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.     

利用Mirau显微干涉仪测量微器件的纳米级运动

描述了一种用于微机电系统（MEMS）纳米级微运动测量的Mirau显微干涉系统.该系统利用商业化的Mirau显微干涉仪，它直接安装在光学显微镜上，用于测量一个表面微加工水平谐振器的三维运动.面内运动取决于亮场在最佳焦平面处的图像，而离面运动则取决于频闪得到的干涉图像，该图像在物镜纳米定位器的8个不同位置处得到.实验结果表明了系统进行面内和离面运动测量的纳米级分辨力.     

X射线干涉仪实现扫描探针显微镜样板线间距纳米测量

X射线干涉仪以非常稳定的单晶硅晶格作为长度单位 ,可以实现亚纳米精度的微位移测量。提出了将 X射线干涉仪和扫描隧道显微镜结合起来 ,利用单晶硅的晶格尺度测量扫描探针显微镜样板节距的技术方案 ,并进行了实验研究     

扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干技术问题

扫描探针显微镜已经成为材料纳米摩擦学研究的主要工具之一,本文探讨了扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干测试技术问题,并用摩擦力显微镜对DLC薄膜的纳米摩擦学行为进行了研究.     

X射线干涉仪实现扫描控针显微镜样板线间距纳米测量

X射线干涉仪以非常稳定的单晶硅晶格作为长度单位,可以实现亚纳米精度的微位移测量。提出了将X射线干涉仪和扫描隧道显微镜结合起来,利用单晶硅的晶格尺度测量扫描探针显微镜样板节距的技术方案,并进行了实验研究。     

数字仿真形貌影栅云纹法及实验系统的原理

基于影栅虚云纹场的概念，提出并实现了对形貌影栅云纹法利用计算机布置影栅云纹仪各种光场，自动生成高质量全场仿真影栅云纹图，建立了一种数字仿真形貌影栅云纹法自动测量和处理一体化实验系统（全文简称为实验系统）.系统特别适合于作为形貌影栅云纹法误差分析的评估系统，对光场布置不同的影栅云纹仪及其对应的相移值近似程度不一样引起的初始系统误差进行分析、预测和评估，给出减少这种系统误差应遵循的准则.     

TEM纳米云纹法测量纳米碳管变形

提出了透射电子显微镜(TEM)纳米云纹法的新技术,首次将该方法用于单根单壁碳纳米管的残余变形测量。纳米云纹由计算机显示器扫描线与碳纳米管束TEM图像干涉而成。该方法具有纳米级空间分辨率,可直接测量碳纳米管的力学性能。对TEM纳米云纹法的原理进行了详细的阐述,并利用不同管径的单壁碳管束产生了云纹。对直径为7.5nm的弯曲碳管束的残余变形进行测量,直接得到了其中一根直径为1.0nm的单壁碳管的残余变形场。实验结果证明了该方法的可行性。该方法为纳米尺度的碳管力学性能测量提供了新途径。     

数字纳米云纹法的实验研究

提出了一种新的测量物质纳米级变形的云纹方法———数字纳米云纹法,在测量过程中,借助于各种电镜,采用具有周期结构的晶体物质的晶格或一些过渡金属、贵金属材料规则的表面原子重构作为试件栅。该试件栅的节距可达到亚纳米的量级,使得该方法可以在纳观范围内测量物体的面内位移,应变。参考栅采用计算机绘制的正弦型数字栅。详细地论述了该数字栅的制作方法,数字纳米云纹条纹的形成机理,及位移、应变的测量方法,云纹条纹的相移方法和倍增方法。     

多学科应用可大范围搜索的紧凑型扫描隧道显微镜

本文展示了结构紧凑的（高度为66 mm,直径为25 mm）扫描隧道显微镜,配备了一套拥有原子级分辨精度的三维压电马达。其中Z方向定位依靠的是自行发明的由轴向切割的压电扫描管驱动的摩擦型步进器。X-Y方向（即样品面方向）的移动是将Z向步进器作为一个惯性滑块垂直嵌入压电扫描管内同时一端平放在压电扫描管的顶部。其设计具有在极端条件下（低温、强磁场等）从宏观尺度样品区域（平方毫米级别）搜索微观靶向（缺陷位、掺杂位、边界及纳米器件等）的能力。在室温大气下对高定向热解石墨进行测量,得到了高分辨率的原子图像.     

高分辨显微镜纳米云纹方法的发展与应用

介绍了近年来发展的纳米云纹法及其新的应用。这些方法是基于原子力显微镜、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜的原理提出来的。纳米云纹法能够对物体的微/纳观变形提供定量的分析。详述了这些方法的测量原理和实验技术,并进行了新的应用研究。实验结果论证了这些方法的可行性,并证实了这些方法具有纳米级的位移测量灵敏度。     

扫描探针显微术与纳米科技

 扫描探针显微术（ＳｃａｎｎｉｎｇＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＳＰＭ）是８０年代初发展起来的一类新型的表面研究新技术,其核心思想是利用探针尖端与表面原子间的不同种类的局域相互作用来测量表面原子结构和电子结构。它的出现使得纳米科技在近十年来得到了突飞猛进的发展。１．扫描探针显微术扫描探针显微术中最早研制成功的是扫描隧道显微镜（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＳＴＭ）,它是宾尼和罗雷尔于１９８１年发明的,二人１９８６年因此被授予诺贝尔物理奖。