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     

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。     

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。     

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.     

扫描离子束云纹法

提出了一种在微米尺度下测量物体面内位移的新型扫描离子束云纹法。对该方法的测量原理以及变形测量的精度进行了阐述。以平行云纹和转角云纹为典型实验对该方法的测量精度进行了检验。该方法成功地应用于微电子系统结构在去除SiO2牺牲层后的残余变形测量。实验结果证实了该方法的可行性。     

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。     

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。     

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.     

基于局域场加强的近场纳米加工技术

介绍了一种全新的基于飞秒激光局域场加强效应的纳米加工技术,通过使用了微焦级别脉宽为130 fs、波长800 nm的飞秒激光照射于原子力显微镜的探针针尖,利用其局域场加强效应在金薄膜表面加工出各种纳米图形。对加工参数对加工线宽的影响中,我们发现了随着加工能量的减小和加工速度的不断增大将导致加工线宽不断减小,最终达到了极限线宽(～10 nm)。这项技术可以广泛的应用与各种材料的加工中,尤其适合各种金属薄膜的加工,特别是结合了现有的自动化控制系统更是可以加工出任意复杂的二维纳米图形。     

云纹干涉法面内位移测量的光栅补偿方法研究

运用光的干涉与衍射理论，导出了对称入射光路云纹干涉法面内位移计量的基本公式。针对云纹干涉法在实际应用中易引入刚体位移对真实面内位移干扰这一棘手问题，设计了定量补偿面内位移和变形的非对称光栅补偿光路系统。由于采用高灵敏度基准光栅调节的方法，比螺旋测微器等纯机械方法具有众多优越性。本文分析了该补偿方法对面内正应变条纹梯度和面内剪应变条纹梯度的补偿原理和具体实施过程。本方法大大提高了云纹干涉法面内位移计量和补偿的可靠性。     

原子力显微镜

研制成功了一台使用光学偏转法检测的原子力显微镜，通过对云母、光栅、光盘等样品的观测证明仪器达到原子分辨率，最大扫描范围可达７μｍ×７μｍ。文中将对这台原子力显微镜的原理、结构及一些应用结果进行讨论。     

抗生物素蛋白与DNA相互作用的单分子研究

抗生物素蛋白(avidin)在生物单分子实验中被广泛用于DNA与修饰表面的连接,同时avidin也可作为一种DNA载体用于基因治疗中.本文利用原子力显微镜(AFM)、动态光散射(DLS)、单分子磁镊(MT)技术系统地研究了avidin与DNA之间的相互作用,以及avidin引起DNA凝聚的机理.首先通过AFM对avidin-DNA复合体形貌进行观察,发现不但有avidin导致DNA凝聚的环状形貌,同时也存在avidin自身聚集引起的DNA凝聚现象,通过定量分析,发现其凝聚尺寸越来越小,而当avidin浓度大于2 ng·μL~(-1)时,其凝聚尺寸又突然变大.DLS实验结果也显示了同样的规律,伴随着avidin浓度的升高,DNA的粒径大小从大约170 nm减小到125 nm左右,其电泳迁移率由-2.76(10~(-4)cm~2·V~(-1)·s~(-1))变化到-0.1(10~(-4)cm~2·V~(-1)·~(-1)).此外,通过MT技术的力谱曲线变化,发现avidin导致的DNA凝聚与其他多价离子相比,长度的变化曲线几乎呈线性变化,偶尔存在少而小的阶跃,这种变化趋势与组蛋白的变化曲线更相似.因此可以判断,avidin导致DNA凝聚是由avidin与DNA的静电吸引和avidin自身聚集两种相互作用引起的.     

原子力显微镜探针耦合变形下的微观扫描力研究

原子力显微镜(AFM)的微探针系统是典型的微机械构件，它在接触扫描过程处于耦合变形状态.采用数值模拟方法探究恒力模式下探针耦合变形对微观扫描力信号、微观形貌信号的影响.研究表明，AFM的恒力模式扫描中，法向扫描力并不是恒定大小，与轴向扫描力存在耦合作用，在粗糙峰峰值增加阶段，二力均增加；在粗糙峰峰值减小阶段，二力均减小；该耦合作用随形貌坡度、针尖长度等增加而加强.微观形貌的测试信号和横向扫描侧向力信号受探针耦合变形影响较小，但侧向力与形貌斜率密切相关，且其极值点与形貌极值点存在位置偏差，这些结果均与原子力 关键词： 原子力显微镜 探针悬臂梁 耦合变形 扫描力     

石墨烯厚度与其力-距离关系的实验和模拟研究

通过原子力显微镜高度曲线确定高度分别为0.57 nm、0.90 nm和1.30 nm三个石墨烯片,随后进行多次力-距离曲线测量.结果发现:三个石墨烯片吸附力数值的平均值分别为0.30 nN、0.32 nN和0.34 nN,脱附力的平均值分别为5.33 nN、5.66 nN和7.24 nN.实验显示吸、脱附力随石墨烯厚度...     

Modifications induced in the polycarbonate Makrofol KG polymer by Li (50 MeV) ion irradiation

Swift heavy ions interact predominantly through inelastic scattering while traversing any polymer medium and produce excited/ionized atoms. Here samples of the polycarbonate Makrofol of approximate thickness 20 μm, spin coated on GaAs substrate were irradiated with 50 MeV Li ion (+3 charge state). Build-in modifications due to irradiation were studied using FTIR and XRD characterizations. Considerable changes have been observed in the polymer while varying the fluence from 1E11 ion/cm² to 1E13 ion/cm² Li ions. AFM images of the surface modifications caused by ion irradiation on the polymer are also presented.      

高聚物薄膜表面堆起结构的变温原子力显微术研究

利用原子力显微镜研究了不同温度（室温至58℃）及扫描速率（1—20μm/s）对高聚物PtBuA薄膜（厚度为133nm）表面上形成的突起结构和周期状堆起结构的影响.发现较快的扫描速率或较低的温度易产生随机的团状突起，较慢的扫描速率或较高的温度则易形成周期状突起结构（周期宽度约为100nm），且温度和扫描速率对周期状堆起结构的影响定性满足高聚物的时温等效关系.此外,当温度低于高聚物的玻璃化转变温度Tg时，表面粗糙度随扫描次数的增加而增加；高于Tg时，表面粗糙度基本不变.实验表明堆起结构的形成需要高聚物有较大的 关键词： 高聚物 原子力显微术 纳米技术