介绍原子核科技新进展

 根据《现代物理知识》编辑部安排,从本期起将陆续发表由上海原子核研究所一些专家所撰写的文章.这些文章深入浅出地叙述了原子核科学技术中某些分支领域的最新进展、研究动向和最新信息,展望了这些分支领域在科学研究中的作用和国民经济发展中的应用前景.自1896年发现天然放射性以来,原子核科学技术已经历了九十多年的发展历史,它大大地丰富了人类知识的宝库.     

质子显微镜及其应用

 一、质子显微镜的发展概况质子显微镜(Protom Scanning Microscope)又称质子微探针(Proton Scanning Microprobe),简写SPM因为它是建立在核技术的基础上的,故有时又称核微探针(Nuclear Scanning Microprobe).它是显微镜家族中的新成员,自1972年英国哈威尔实验室的库克森(J.A.Cookson)等人首先制成了世界上第一台质子显微镜,至今虽只有十几年,但由于它的一些独特的优点,使它应用广泛.又由于质子显微镜的出现,使现有的一批小型加速器得到充分利用.所以,自那时以来,质子显微镜如雨后春笋般地在许多国家的加速器实验室中出现,现在全世界已有几十台,其研究领域涉及生物学、医学、材料科学、考古学、微电子学、地球科学等等.一九八七年九月,在它的诞生地--英国召开了第一次有关质子显微镜技术和应用的国际学术会议,在会上科学家们交流了这方而的最新成果.     

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。     

扫描隧道显微镜和原子力显微镜

 在微观领域对物质进行观察和研究中,人们发明了各种显微镜。但是光学显微镜由于受到光的波长的限制而无法达到很高的分辨率,Ｘ射线衍射技术则要求观察样品必须是晶体,透射电镜则需要对观察样品进行超薄切片。所有这些要求使人们的观察受到了限制,因此人们开始研制更加先进的显微镜。１９８２年宾尼格、罗雷尔及其同事们成功地研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）,导致了显微领域中的一场革命,并在它的基础上研制出一系列的扫描探针显微镜,如原子力显微镜、磁力显微镜和激光力显微镜等。ＳＴＭ的出现使人类第一次可以实时地观测单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理性质和化学性质。     

泵浦-探测显微镜在生物医学和材料科学领域的应用(特邀)

对生物体系微观动态过程以及材料学领域粒子超快行为的观测能够帮助人们更深入、更微观地去理解生物体系和材料中的超快响应。泵浦-探测显微镜是结合了超快激光领域的泵浦-探测技术以及显微成像技术的新型表征手段,通过选择不同的探测模式,可以实现对不同体系微观机制的探索和表征。本文从泵浦-探测技术的原理出发,阐述了泵浦-探测过程中涉及到的激发态吸收、受激辐射和基态损耗三种非线性过程,泵浦-探测显微镜的构成及其在生物医学和材料科学领域的发展现状和应用。     

机械扫描声学显微技术的发展、应用与展望

本文描述了机械扫描声学显微镜的原理,回顾了它的发展,评述了它在各领域中的应用,对其未来的发展与应用进行了展望     

专题前言

<正>光学设计与制造是一门古老而又新颖的学科。昔日,伽利略用望远镜观察宇宙,列文虎克用显微镜探索微观世界,达盖尔用照相机记录世界,他们一次次地丰富了人类的视野,推动了人类的进步;如今,光学系统正在突破传统结构的限制,将曾被认为不可能的目标一一达成。人类已能够借助现代光学系统探索更深邃的宇宙,观察更细微的生命组织,制造更微小的电子器件。现代光学设计与制造已经深入到人们生活、生产、科研等方方面面,在人类探究未知世界的奥秘中发挥着巨大的作用。     

原子力显微镜观测生物大分子图像的一种处理方法

针对具有复杂结构的生物大分子图像,本文改进了已有的半自动化方法,设计了一种新的算法去消除背景噪声,目的在于能够从生物大分子图像高效准确地提取量化信息.通过利用这种新的处理程序对生物大分子DNA原子力显微镜图像进行了研究,不仅可以对线性构像的DNA图像进行了处理,而且对于具有分支构像复杂DNA图像也能够处理.本文所提出的数字图像处理方法具有普适性,它也可以被应用到其他成像领域. 关键词： 原子力显微镜 数字图像处理 DNA     

基于点扫描的超分辨显微成像进展

光学显微镜一直推动着现代科学技术的发展.随着科学的进步,对显微成像分辨率的要求在生物、材料等领域日渐凸显,而常规宽场显微成像一直面临着成像分辨率衍射受限的问题.1968年出现的共聚焦显微镜作为点扫描显微镜的开端第一次实现了远场下成像分辨率的突破,它具有层切性好、信噪比高等优点.在1994年出现的受激辐射荧光损耗显微镜将显微成像能力突破到2.8 nm左右,并成为目前效果最佳、应用较广泛的超分辨显微技术.荧光差分显微和饱和荧光吸收竞争等点扫描技术具有无荧光染剂限制、饱和光强低、光路简单等优势,并且能取得1/6波长的分辨能力,进而在超分辨显微领域仍有着发挥空间.Airyscan技术作为以上方法的补充可以弥补点扫描系统中由于探测小孔半径减小而带来的信号丢失,从而提高成像信噪比和分辨率,但阵列探测器成本较高.上述点扫描显微镜通过改变照明或者探测的方式实现了分辨率突破.本文详细讨论了点扫描超分辨方法的原理、成像效果及面临的瓶颈,并分析了点扫描超分辨显微镜在应用和技术上的趋势.     

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．     

现代椭圆偏振光谱学研究和进展

从原理、实现方法和结果等几方面对现代椭圆偏振光谤学领域的研究工作和新发展作了介绍，着重介绍了近几年在椭圆法基础上发展起来的近正入射反射差别谱的原理、所观察到的新的现象及其在现代高新技术领域的应用，并对椭偏光谱学领域的前景作了展望。     

介绍《声化学及其应用》一书

冯若、李化茂编著的《声化学及其应用》(以下简称《声化学》)最近已由安徽科技出版社出版(1992.6;29.6万字),并由著名化学家戴安邦教授执笔作序,这是我国第一部声化学专著,是一本值得推荐的好书。 声化学是声学和化学两门学科相互交叉渗透而发展起来的新兴学科,它研究在声的作用下化学变化的规律及其应用,它几乎涉及到化学所有领域,而且对化     

透镜在生活中的应用

透镜在生产、生活中很常见,从天文观测用的大型望远镜到我们身边的放大镜、眼镜、照相机、显微镜等。透镜大致可以分为凸透镜和凹透镜两种。凸透镜对光线有会聚作用;凹透镜对光线有发散作用。应用这一原理,人们发明了放大镜、眼镜、照相机、望远镜、显微镜、幻灯机、投影仪、放映机等光学仪器。透镜给我们的生活带来了方便。同时还促进了人类对宇宙天体及微观世界的认识,更促进了人类的文明进步和社会发展。     

单原子操纵及原子尺度器件加工的最新进展

扫描隧道显微镜的发明不仅使得人们的视野可以直接观察到物质表面上的原子及其结构并进而分析物质表面的化学和物理性质,它还使得人们可以在纳米尺度上对材料表面进行各种加工处理,甚至可以控制和操纵单个原子。这一特定的应用将会使人类从目前微米尺度的加工技术迅速跨入纳米尺度和原子尺度。这将会是推动人类科学和技术发展的一个无法估量和替代的动力。本文将介绍在工业界应用最为广泛的半导体材料硅（Ｓｉ）表面上单原子操纵研究的最新进展,并讨论它们在单原子存储器加工中的应用。     

甚高能γ射线天文

 天文学是一门古老的学科,它曾为计时和航海提供了科学依据.而今天正在进行着的大规模天文观测研究,巳远远超出了这种实用的目的.现代天文学与原子物理、核物理、高能物理以及宇宙学都有着密切联系,它为宇宙和大体的起源、演化提供了重要依据,成为涉及多种学科的、学术性很强的研究领域.     

光电子能谱中的一些物理问题

近十几年来,现代能谱学领域又出现了光电子能谱学.由于它在表面组成和状态分析方面有巨大的潜力,引起了物埋学和化学工作者的广泛兴趣. 光电子能谱学的基本原理是光电效应:光照射样品,样品表面会光致电离放出光电子.五十年代以来,随着超高真空技术的发展以及电子能量分析器的灵敏度和分辨率的改进到六十年代末,七十年代初期光电子能谱仪开始商品化。开拓了有关电子能谱学的广泛研究和应用. 许多光谱的产生,如X光谱、俄歇谱等都要涉及到两个或三个束缚态电子的能级,而光电子的产生,只涉及一个束缚态电子的能级,即原子或分子中电于的某一能级…     

光,你这个精灵——走进中国科技馆 感悟国际光年

正一、国际光年很久以来,我们对光就进行了各种各样的研究。从远古时代到现代社会,光技术的发明、发展对人类社会带来巨大影响。光对于人类而言,不只是看见,也不只是光明。光和光学应用技术的发展给人类文明带来了巨大的进步。为了纪念人类在光和光学应用技术领域的重大发现,提高公众对光的重要性的认识,2013年12月20日联合国第六十八届会议宣布2015年为光和光基技术国际年(International Year of Light and Light-based Technologies),简称     

光学系统设计指南

经常从事光学行业实际工作的工程技术人员案头如果有一本称心的应用光学手册之类的参考书,无疑是最满意不过的事情。近十多年来,光学系统及光学元件的应用有很大的发展,涉及到许多技术领域,从所渭“古典光学——几何光学”已经发展到通常称为的“现代光学”。美国物理学家廖立维(Leo Levi)综合近年来世界上在光学方面的新成就,经过系统整理,编写了“应用光学”第1卷(1968年出版)和第2卷(1980年出版)。该书可供光学     

物理学史中的三月 大约1590年：显微镜的发明

 每一个主要的科学领域都曾因使用不同款式的显微镜而获得进展。显微镜的发明可追溯到16世纪末期，一个谦虚的荷兰眼镜制造商叫做Zacharias Janssen。虽然相较于当今款式的显微镜来说，当时的显像和倍率都极为粗糙，但是Janssen的显微镜在科学仪器发展史上却是一个根本性的突破。     

保健物理学简介

核科学和核技术的应用与当今社会生存和可持续发展密切相关,保健物理学是保障核科学技术在社会各领域得以安全应用的综合性学科.文章对保健物理学这一涉及多领域的交叉学科进行了概括性的介绍,对其涉及到的领域,学科主要内容及学科特点等作了简单描述.希冀文章有助于大家对这一学科的认识和了解.