基于原子力显微镜微探针的新型超灵敏传感器

近年来基于原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)微探针发展的新型超灵敏传感器引起了研究人员的极大兴趣,已成为这一研究领域的前沿方向之一.基于AFM微探针的新型传感器主要是利用AFM的高分辨率、可以测定极微弱的力和AFM微探针悬臂对极微弱力敏感等特性.如利用AFM的高分辨率的特性,通过测定样品表面覆盖度、高度等的变化,发展了新型免疫传感器、DNA传感器等;利用AFM可以测定极微弱的力,通过测定分子对间的相互作用,发展了各种新型微探针力传感器;利用AFM微探针悬臂的对极微弱力敏感,将分子识别反应的力学信号转化为AFM探针微悬臂的纳米机械响应,发展了形式多样的新型化学、生物传感器.文中从AFM微探针信号转换原理的角度分类综述了这一前沿研究方向的重要进展.     

基于原子力显微镜微探针的新型超灵敏传感器

近年来基于原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)微探针发展的新型超灵敏传感器引起了研究人员的极大兴趣，已成为这一研究领域的前沿方向之一．基于AFM微探针的新型传感器主要是利用AFM的高分辨率、可以测定极微弱的力和AFM微探针悬臂对极微弱力敏感等特性．如利用AFM的高分辨率的特性，通过测定样品表面覆盖度、高度等的变化，发展了新型免疫传感器、DNA传感器等；利用AFM可以测定极微弱的力，通过测定分子对间的相互作用，发展了各种新型微探针力传感器；利用AFM微探针悬臂的对极微弱力敏感，将分子识别反应的力学信号转化为AFM探针微悬臂的纳米机械响应，发展了形式多样的新型化学、生物传感器．文中从AFM微探针信号转换原理的角度分类综述了这一前沿研究方向的重要进展．     

应用原子力显微镜研究热塑性聚氨酯的微相分离

用一步法在密炼机中合成了热塑性聚氨酯(TPU)。在原子力显微镜(AFM)下观察其微相分离情况。结果表明，TPU具有明显的微相分离现象，其软硬段形成了长程有序，具有规则周期的微区结构，交替排列分布。利用AFM中的相图可以准确判断TPU中的两相归属，不受其他因素的干扰。TPU中的两相结构随硬段含量的增加而变化，由硬段为分散相转变为软硬段双连续相结构，继而转变成为硬段为连续相结构。对TPU在一定热处理温度下发生的性能变化作了原子力显微镜观察，发现在一定的热处理温度下，TPU的微相分离程度发生了变化。     

超近场光学扫描显微镜的研究

近场光学扫描技术是近年兴起的高新技术之一。超近场光学扫描尚未见报导。本讨论超近场光学扫描显微镜的工作原理及其超分辨理论。     

超光滑表面抛光技术

超光滑表面抛光技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，超光滑表面在国防和民用等领域都有着广泛的应用．文中介绍了超光滑表面的物理特征和应用，并根据抛光过程中工件与抛光盘之间的接触状态，将各种抛光方法分为直接接触、准接触和非接触3类，对每一种抛光方法作了总体的描述，详细地介绍了近年来发展的激光抛光技术和化学机械抛光技术及其超光滑表面抛光的加工机理，介绍了超光滑表面的测量和评价方法．     

超精加工分析用宽范围原子力显微镜的研究

介绍了一种用于超精加工分析用的宽范围原子力显微镜。其垂直方向和水平方向的分辨率可达ｎｍ级，测量范围可达１４０μｍ×１４０μｍ。采用了探头扫描方法和双扫描工作模式，扩大了这种测量方法的工程应用范围。给出了金刚石刀具钝圆半径与精密玻璃光栅和超精密抛光陶瓷的轮廓形貌的测量结果。     

应用原子力显微镜研究混合表面活性剂不溶膜的结构

利用ＬＢ技术和原子力显微镜研究表面活性剂混合不溶膜的结构。结果表明Ｃ１８Ｈ３７ＳＯ３Ｎａ－Ｃ８Ｆ１７ＣＯＯＨ混合凝聚膜发生机分离,Ｃ１８Ｈ３７ＳＯ３Ｎａ形成六方微畴分布在连续的Ｃ８Ｆ１７ＣＯＯＨ相中;Ｃ１２Ｈ２３ＳＯ４Ｎａ－Ｃ１８Ｈ３７Ｎ（ＣＨ３）３Ｂｒ形成了相当 均匀完整的混合膜;Ｃ１８Ｈ３７Ｎ（ＣＨ３）３Ｂｒ－Ｃ８Ｆ１７ＣＯＯＨ所成膜呈微不均匀状态。结果说明混合不溶膜表面状况由极性头相互作用与     

关于光学表面微观轮廓粗糙度标准的探讨

讨论提出了光学超光滑表面微观轮廓纳米及亚纳米计量标准问题,指出,现有的GB/T 1031-2009粗糙度数值标准不能满足光学表面微观轮廓的纳米及亚纳米计量要求。为此,建议制订新的专用的光学表面粗糙度标准,以适应现代光学快速发展的需求。     

基于原子力显微镜的纳米级表面粗糙度测量

简要介绍了评定表面粗糙度参数的基准线及其主要的两个轮廓高度评定参数,详细阐述了重庆大学研制成功的一种高精度原子力显微镜--AFM.IPC-208B型机的工作原理及其系统结构,着重论述了它在纳米级表面粗糙度检测上的应用.以不锈钢为实验样品,观测了不锈钢表面的微观结构,通过专用的计算程序,对所采集到的表面数据进行了分析和处理,得到了该表面的两个轮廓高度评定参数Rz和Ra值,最后对实验结果进行了简要的分析.     

光学外差法检测超光滑表面粗糙度

随着加工技术的发展,超光滑表面粗糙度的测量变得越来越重要．讨论了一种利用光学外差法检测超光滑表面粗糙度测量系统,采用Ｚｅｅｍａｎ效应激光管得到差频光束,提出了新的优化测量光路．该光路仅使用一个半波片改变一路光束的偏振态,不仅克服了以前广泛使用的类似测量系统中光路具有可逆性的缺陷,保证了系统的稳定性,且同时使接收端光束的偏振态方向一致,使干涉信号可见度最大,提高了系统的信噪比和测量精度．采用两光束同心聚焦扫描方法可实现表面粗糙度的绝对测量．光路结构简单,实用性强．通过样品测量研究了本系统的测量稳定性和测量精度．结果表明,系统对表面粗糙度测量精度均方根值小于１ｎｍ．     

光纤测量表面粗糙度的试验研究

本文论述了采用多模光纤束非接触测量表面粗糙度的方法;介绍了光纤测试系统主要参数的选取;提出了提高系统分辨率和稳定性的措施;最后给出了研磨制件表面粗糙度的实测结果。     

表面形貌的全息式非接触光学测量方法

讨论了关于表面形貌的一种全息式非接触光学测量新方法．此方法采用全息光学元件ＨＯＥ替代普通光学元件,作为离焦检测元件,提高了测量精度和范围．     

具有防烧蚀功能的球端面光纤的实验研究

用射线理论对半导体激光器与球端面光纤耦合光路作了计算和分析.对大功率半导体激光器与三种不同直径球端面光纤耦合界面的防烧蚀进行了实验研究.实验结果表明,大功率半导体激光器对光纤的烧蚀主要集中在粘接剂区,且大直径的球端面光纤能有效地减小烧蚀对系统耦合效率的影响.     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

激光数字平面检测系统的误差分析与应用

根据对实际光学平面玻璃表面误差检测结果的分析，深入地研究了激光数字平面检测系统中的理论误差与系统误差，提供了如何根据拟合干涉波面的Zernike多项式的系数对被测表面误差类型的判别方法，并对干涉条纹数量和拟合Zernike多项式阶的大小对精度的影响进行了研究。     

表面粗糙度在线测量的途径

介绍了表面粗糙度在线测量的目的、意义和要求 ,分析和探讨了利用光学技术实现表面粗糙度在线测量的可能性和实用性 ,表明光学技术在表面粗糙度在线测量中具有极大的发展潜力和利用价值     

球状光纤耦合器的原理和参数设计

根据光线传输的基本原理,通过计算和推导,讨论了为使半导体激光器发出的全部光束能够投射到小球表面,其折射光线能全部进入光纤光芯,并在光芯内全反射传播,小球半径应满足的条件以及半导体激光器光源应安装的位置,并用解析式表达、讨论了在制作和设计球状光纤耦合器时应该注意的参数设计,为球状光纤耦合器的设计提供了理论计算依据。     

用焦散面半径方法计算双包层光纤的吸收效率

采用一种基于射线理论和模式理论相结合的方法 ,用模式理论计算焦散面半径 ,以此半径为判据用射线方法确定穿过纤芯的模式 ,即能被吸收的模式 .该模式的总数与总模数的比值即为泵浦吸收效率 .用此方法计算了两种圆形内包层截面的双包层光纤的纤芯对内包层中泵浦光的吸收效率与纤芯半径和偏芯距离的关系 .计算结果表明 :圆形内包层截面的双包层光纤激光器和放大器可以通过将纤芯偏离中心位置来提高吸收效率 .该结果与用 2维几何光学射线法的结果一致 .     

金属折射率虚部的激光衍射测量方法

在高精度激光衍射法的丝径测量中存在着偏振效应，用Ｓ和Ｐ分量的偏振光入射所得到的丝径测量值不相同．二者之差与金属折射率的虚部有关．在金属狭缝衍射实验中也观察到了这样的偏振效应．木文基于这些实验提出了金属折射率虚部的激光衍射测量方法．细丝直径或狭缝宽度随入射光振动与丝轴或缝边之间夹角变化的实验值经过曲线拟合可以得到金属折射率的虚部ｎｋ的数值，其精度约０．０６。ｎｋ之值与其它方法的测量值在２％相对误差范围符合得很好．