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。     

用于原子力与光子扫描隧道组合显微镜的浸油显微物镜

双功能原子力与光子扫描隧道显微镜（AF／PSTM）用π对称双光束照明方法来消除假象。为改进现有的AF／PSTM系统，提出新的照明系统方案，并设计了新方案中需要的高数值孔径的浸油显微物镜。根据具体的物镜系统参数要求，选择合适的初始结构，用ZEMAX光学设计软件对物镜进行设计、优化和像质评价，设计结果显示浸油物镜的数值孔径大约1.54，可以很好地满足照明系统的需要。     

扫描近场红外显微镜光纤探针的腐蚀制法

红外光探针是扫描近场红外显微镜(SNIM)中的关键部件,由于探针的种类和材料不同,制作的方法也不同.一般制作光纤探针有两种方法,即热拉伸法和化学腐蚀法.这里叙述了一种化学腐蚀方法,介绍了怎么去除砷硒碲中红外光纤的聚酰胺表层和硫化硒夹层,以及芯层腐蚀成针尖状的具体方法和过程,并对短锥针探针制法进行了探索.最后用此探针在近场范围内探测了氮化镓样品的自由电子激光(FEL)反射谱. 关键词： 扫描探针显微镜(SPM) 近场红外扫描显微镜(SNIM) 光纤探针     

光学仪器 眼镜、放大镜、显微镜、望远镜

TH742／／TN253 2005043153 PSTM孔径光纤探针的FDTD数值模拟=Numerical simu- lation of metal-coated aperture fiber probe based on finite- difference time-domain method[刊,中]／简国树(大连理工大学物理系,辽宁,大连(116024)),李岩…／／激光杂志,- 2004,25(6),-49-50 用二维时域有限差分法,讨论了光子扫描隧道显微镜 (PSTM)中入射波的入射角、样品探针间距以及镀金膜孔径光纤的结构参数如膜厚、孔径宽度对成像的分辨率及灵敏度的影响;研究了镀不同金属膜的孔径光纤的分辨率与灵敏度,并与无镀膜有孔径光纤进行比较。图4表2参10 (于晓光)     

光子扫描隧道显微镜和扫描隧道显微镜联用系统的研制

报导我们研制的一套光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）和扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）联用系统的初步实验结果。联用系统采用的基本结构为早先研制的一台ＰＳＴＭ，另外增加了一个ＳＴＭ通道，通过真空蒸镀金膜制作了既导电又导光的光纤探针，联用系统用ＳＴＭ通道隧道电流反馈控制探针高度。初步实验结果表明，ＰＳＴＭ和ＳＴＭ通道既能分别单独成像，亦能用导电导光探针实现ＰＳＴＭ和ＳＴＭ同时成像。     

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。     

动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针

基于液压传递原理,设计出一种用动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针的装置.实验结果表明,在传统的化学腐蚀法制备光纤探针的过程中,通过控制腐蚀液液面的上升速度,可以有效地控制探针针尖的形状以及锥角的大小.在此基础上,还论述了分步控制光纤与腐蚀液液面的相对位移的方法在大锥角光纤探针的制备中所具有的独特优越性.利用所制备的大锥角近场光纤探针在扫描近场光学显微镜上对直径为200nm的小球进行探测,其力学像证实该探针具有较高的形貌分辨率(约为50nm). 关键词： 动态化学腐蚀法 大锥角 近场光纤探针     

扫描探针显微学中的云纹方法

在扫描探针显微镜（SPM）的扫描过程中，由SPM的扫描线与物质表面周期性晶格结构进行干 涉可以形成纳米云纹图像.采用高取向热解石墨（HOPG）和云母作为试件，分别对扫描隧道 显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）云纹进行了研究，实验结果与理论分析完全一致.SPM 纳米云纹法在纳米测量和表征方面具有较大的应用前景. 关键词： 云纹 SPM 晶格栅线 纳米测量     

探针尖带金属微粒的光子扫描隧道显微镜成像数值模拟

引入了色散介质的时域有限差分法散射场方程,并针对光子扫描隧道显微镜的带金属尖光纤扫描成像问题进行三维的数值模拟。在考虑了光纤和样品相互作用的情况下,采用等效入射波法设置入射波,探针扫描模式为等高扫描模式,从成像分辨力和灵敏度的角度,比较了不同入射角、不同的光纤一样品间距,不同金属类型,及不同金属尖大小的成像情况。数值模拟结果显示,带金属颗粒光纤探针尖的光子扫描隧道显微镜在成像分辨力和灵敏度上有显著的改进,而带不同类型金属颗粒情况下对分辨力影响不大,灵敏度是银最好。     

制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方法

提出了一种制备扫描近场光学显微镜光纤探针的自动化腐蚀方案.该方案利用静态腐蚀过程中光纤所形成的特殊结构,及动态腐蚀过程中光纤在氢氟酸中的移动所带来的新月形弯液面在光纤表面接触位置的变化,通过合理控制腐蚀时间来制备尖端锐利、大锥角或多锥体角等各种结构的探针.设计方案采用计算机控制整个装置实现了探针制备过程的自动化,保持了腐蚀光纤探针实验条件的一致性.实验结果表明,采用此方案可以制备出尖端孔径小于100 nm且锥体角高达70°的光纤探针,且重复性高.此外,该方案的装置结构简单,实现容易.     

Review of near-field optical microscopy

This review has introduced a new near-field optical microscope (NOM)—atomic force microscope combined with photon scanning tunneling microscope (AF / PSTM). During scanning, AF/PSTM could get two optical images of refractive index image and transmissivity image, and two AFM images of topography image and phase image. A reflected near-field optical microscope (AF/RSNOM) has also been developed on AF/PSTM platform. The NOM has been reviewed in this paper and the comparison between AF/PSTM & RSNOM and the commercial A-SNOM & RNOM has also been discussed. The functions of AF/PSTM & RSNOM are much better than A-SNOM & RNOM.     

Tapping mode atomic force microscope combined with reflection scanning near-field optical microscope (AF/RSNOM)

A new kind of scanning probe microscope is introduced in this paper, which is a combination of atomic force microscope and reflection scanning near field optical microscopy (AF/RSNOM) with equi-amplitude tapping mode. The principle and recent experiment result of AF/RSNOM are reported. Besides convenient operation, the bi-functional probe tip of AF/RSNOM brings an even illumination for every sampling position. Experiment result and analysis show that the signal to noise ratio (SNR) of AF/RSNOM optical image is much better than that of other RSNOM without tapping working mode.     

Application of a WGM optical fiber probe fabricated by 3D printing technology for glucose concentration measurement

This study proposes a method for manufacturing a whispering gallery mode (WGM) optical fiber probe used for measuring glucose. The principle of the WGM optical fiber probe consists of the bending interference that occurs between the core mode and cladding mode. 3D printing technology was used to create a mold for the optical fiber sensor so that the bent optical fiber sensor was fixed within the mold to ensure a stable bend radius. This method of fabrication allows for easier installation and replacement of the resulting optical fiber compared to WGM optical fiber sensors fabricated by traditional methods. The results of the concentration test showed that as the glucose aqueous solution concentration increased from 0 to 10%, the wavelength was red shifted and the transmission loss gradually increased. At a bend radius of 3.1 mm and an etching diameter of 46 μm, the wavelength sensitivity was 1.475 nm/% and the R-squared value was 0.983, indicating an extremely high sensitivity. These results confirm that the WGM optical fiber probe created in this study can be used to measure glucose concentrations with high sensitivity, and that it is relatively easy to manufacture, install, and replace. Therefore, the proposed WGM optical fiber probe exhibits good performance and is suitable for use as a glucose concentration sensor.     

PSTM成像的FDTD数值模拟

尝试用时域有限差分法(FDTD)分析采用不同探针时光子扫描隧道显微镜(PSTM)成像的分辨率和效率。对四种探针,即不镀膜,带菱形金尖,镀金膜有孔径,镀金膜无孔径的探针,用二维p极化波,满足全反射条件,并用样品台上方平行于界面的隐失波作为等效入射波源,用探针距离尖顶一定高度截面的玻印亭矢量计算散射场强。数值模拟结果表明,带纳米尺度金尖的探针具有最好成像的分辨率和效率,镀膜无孔径和镀膜孔径探针次之,不镀膜探针最差。     

镀纳米结构薄膜光纤探针的光子隧道扫描显微镜成像数值模拟

利用时域有限差分法,对镀纳米结构薄膜光纤探针的成像特性进行了三维数值模拟。在考虑光纤和样品相互作用的基础上,采用等效入射波法设置入射波和等高扫描。从成像分辨率和灵敏度的角度比较了不同纳米颗粒与样品间距、纳米颗粒大小、排列方式以及排列密度对成像的影响。结果表明,镀纳米结构薄膜光纤探针的光子隧道显微镜无论在制备的可行性上,还是在分辨率和灵敏度上都有显著的改进。