扫描近场光学显微镜原理及其应用

扫描近场光学显微镜是八十年代以来迅速发展起来的一种光学扫描探针显微技术，本文对ＳＮＯＭ的发展历史，基本原理，技术方法，理论问题及应用前景进行了系统的介绍。     

一种纳米分辨率近场光学显微镜：光子扫描隧道显微镜

报导了我们研制的一台光子扫描隧道显微镜。论述了原理，结构，光纤探针制造，信号放大以及调试中解决的几个技术问题等。图像的横向分辨率优于１０ｎｍ，纵向分辨率约１ｎｍ，扫描范围１０μｍ×１０μｍ。还观察了云母、高密度聚乙烯ＨＤＰＥ高取向薄膜等透明材料以及铌酸锂（ＬｉＮｂＯ３＋Ｔｉ）波导的电光效应等     

扫描近场光学显微镜及其初步应用

介绍的扫描近场光学显微镜能够以探针作为亚微米光源或探测器以及受抑全反射等三种工作方式探测样品,在没有样品一探针间距控制的情况下对全息光栅、脂质体以及沸石粉末等进行了扫描成像,并获得了超衍射极限的光学分辨率,其中最优分辨率可达约100nm。     

扫描近场光学显微镜在生物学领域的应用

介绍了近期扫描近场光学显微镜（SNOM）在单分子探测、细胞精细结构和微生物学等研究领域中的应用进展,介绍了“量子荧光探针”、“生物纳米光学”的概念,指出了SNOM在细胞内部或膜表面进行单分子探测与单分子量化研究中的难题,并提出将其与超薄切片相结合以解决这些难题的思路。SNOM在各个领域的应用研究还远远不足,需要做更多的工作,其成像原理及图像数据的解析还需作深入研究。     

扫描切变力/近场光学显微镜研制及应用

在发展光纤探针制备和探针与样品近场间距非光学控制等关键技术基础上，我们研制成能与倒置光学显微镜联合使用的扫描切变力／近场光学显微镜，并具有反射和透射等工作模式以及能在溶液环境中工作。利用这套系统，获得了多种样品的表面形貌和近场光学图像以及细胞内的荧光光谱。本文将对该系统和有关实验结果作简要介绍。     

用扫描近场光学显微镜观察微畴

本文利用反射式扫描近场光学显微镜观察了硫酸三甘氨酸 [(NH3CH2 COOH) 3·H2 SO4 ) ](简称TGS)晶体的电畴结构和铝酸镧晶体的孪晶畴。横向分辨率约为 5 0nm。对原有的TopometrixAuroraNSOM系统作了较大的改进。采用音叉 (tuningfork)检测光纤探针与样品间的剪切力取代了原有的光学法振动检测。对TGS的观察说明 ,反射式扫描近场光学显微镜适合研究垂直B轴切割的TGS( 0 1 0 )面的自发极化。对这种 1 80°极化的多畴 ,可获得光学衬度较好的电畴分布图像。与形貌图像相比电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。采用探针发光的透射式和反射式观察铝酸镧晶体 ,发现只有反射式探测能够给出晶体表面的孪晶畴     

扫描近场圆偏振光学显微镜

提出一种利用镀有金属薄膜的V形无孔光学探针构建的扫描近场光学显微镜,将圆偏振光注入镀有金属薄膜的V形槽内在针尖处形成近场照射光源,并利用探针收集样品表面近场光信号。理论分析表明:探针收集的近场和远场反射光之间存在一定的相位差,该相位差与探针机械结构、探针与样品的距离有关,可通过探针与样品之间的距离加以控制,因此利用偏振性器件可有效抑制远场光强。实验中,探针与样品之间的距离通过范德华力回馈控制,探针操作在接触模式,实验结果显示所测近场与远场光相位相差57,近场光学图像横向分辨率优于12 nm。     

扫描近场光学显微镜及其在生物微结构探测上的应用

扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）可探测生物体亚波长水平的光学特性，以接近分子水平的分辨率在生物微结构成象、探测和修饰等多方面有巨大的潜力。本文对ＳＮＯＭ的技术方法及其近期的的生物学应用进行了介绍。     

透射近场光学扫描显微镜中的倏逝场的研究进展

介绍了近场光学中的倏逝场的产生、数字表示以及它的一些特性，还述及了它的控制和近场光学显微镜的改进方向．     

用准静态电磁场方法研究扫描近场光学显微镜的耦合特性

为了研究扫描近场光学显微镜(SNOM)中探针和粗糙样品表面的耦合相互作用,采用准静态电磁场理论的方法,提出了一种模拟SNOM的理论模型。在该模型中,探针和样品突起由极化偶极子表示,样品平面的诱导极化效应由影像偶极子表示,应用偶极子辐射理论可以得到系统的场方程,通过自洽的方法可以求出任意偶极子位置处的严格解析解。该方法与通过并矢传播子方法得出的结果完全相同,其优点在于实用性和计算的简便性。     

Field Distribution Within Coaxial Scanning Near‐Field Optical Microscope Tips

Since the development of the first scanning near‐field optical microscope great effort has been put into the development of near‐field optical probe tips that have both a good lateral resolution, in the range of several tens of nanometers, and a high power throughput. Several groups have proposed the use of scanning near‐field optical tips with a coaxial structure. From electromagnetic theory it is well known that such structures can attain power transmissions of close to one and they do not have a cut‐off frequency. In this paper we discuss some questions concerning the stimulation of optical coaxial modes and their propagation behavior.     

SNOM压电扫描器非线性特征的测量与校正

扫描近场光学显微镜(SNOM)是基于非辐射场的产生和探测,能够实现超衍射极限分辨率的光学成像。但纳米精度的压电陶瓷扫描器的非线性始终是影响成像质量的关键问题。该文提出了改善SNOM系统中压电陶瓷扫描器的非线性特性的方法。在测得的压电陶瓷位移一电压关系的基础上,运用校正压电陶瓷非线性的方法,使压电陶瓷扫描器位移输出的线性度大幅度提高,相关系数从O．99提高到O．9999。实验结果表明,经过非线性校正,SNOM光学图像质量得到明显改善。     

基于STM的多模式扫描探针显微镜的建立

在已有的扫描隧道显微镜（STM）基础上设计了一套集STM、 光子扫描隧道显微镜（PSTM）、近场扫描光学显微镜（NSOM）、扫描近场声学显微镜（SNAM）为一体的多模式扫描探针显微系统（SPM）。系统的4种模式可通过转换开关方便地切 换,探头的更换也很容易。利用本系统对典型样品进行了扫描成像。测试表明,系统具有良好的稳定性和超高分辨率。     

纳米材料的几种扫描探针显微表征方法

扫描探针显微镜（SPM）作为一种广泛应用的表面表征工具,不仅可以表征三维形貌,还能定量地研究表面的粗糙度、孔径大小和分布及颗粒尺寸,在许多学科均可发挥作用.以纳米材料为主要研究对象,综述了国外最新的几种扫描探针显微表征技术,包括扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）和近场扫描光学显微镜（SNOM）等方法,展示了这几种技术在纳米材料的结构和性能方面的应用.     

耦合GaN/AlxGa1-xN量子点的非线性光学性质

在有效质量和偶极矩近似下,考虑了由于压电极化和自发极化所引起的内建电场和量子点的三维约束效应,对纤锌矿对称Al_xGa_(1-x)N/GaN/Al_xGa_(1-x)N/GaN/Al_xGa_(1-x)N圆柱型应变耦合量子点中激子非线性光学性质进行了研究。计算结果表明,内建电场使吸收光谱向低能方向移动,发生红移现象,并且使吸收峰强度大大减小。量子限制效应使光吸收峰强度随着量子点尺寸的减小而增强,并且随着量子点尺寸的减小,吸收光谱发生蓝移现象。     

多层Ge量子点的生长及其光学特性

用超高真空化学气相淀积系统在Si(1 0 0 )衬底上生长了多层Ge量子点.分别用TEM和AFM分析了埋层和最上层量子点的形貌和尺寸,研究了量子点层数和Si隔离层厚度对上层Ge量子点的形状和尺寸分布的影响.观察到样品的低温PL谱线有明显蓝移(87meV) ,Ge量子点的PL谱线的半高宽度(FWHM )为46meV ,说明采用UHV/CVD生长的多层量子点适合量子光电器件的应用