原子力显微术

本文首先介绍了原子力显微术的基本理论，其次讨论了原子力显微镜的结构原理，主要报导了一台我们研制的使用光学偏转法检测的原子力显微镜及仪器性能，仪器测试的结果表明我们这台原子力显微镜获得了原子分辨率，最后给出使用这台显微镜的首批实验结果。     

高速原子力显微术研究进展

自1986年发明原子力显微镜以来,它已成为材料、生物以及纳米科技等许多领域的重要工具。由于常规原子力显微镜成像速度缓慢,在动态过程观测、工业生产线原位测量以及高密度信息存储等领域的应用受到限制,因此发展高速原子力显微术近年来已引起国内外的高度关注。本文综述了高速原子力显微术关键技术(包括:微小探针、高速扫描器设计和控制方法)以及应用等方面的最近进展。     

原子力显微术应用于生物纳米结构表征与测量的研究进展

对目前基于原子力显微术(AFM)研究纳米生物结构的发展作了简要地概述,特别注意到AFM对生物纳米结构的表征与测量具有重要的意义。本文介绍了纳米生物结构形貌的AFM表征、粘弹性的AFM测量以及生物分子力的AFM测量三个方面,充分显示出了AFM应用于生物领域中研究与发展的显著优势和潜力。     

原子力显微术和近场光显微术正在结合起来

原子力显微术和近场光显微术正在结合起来随着原子力显微术的发展，制备了一系列不同尺寸、形状、强度的悬臂和各种材料（ＳｉＮ、Ｓｉ、Ｃ等）的微细针尖，为原子力显微术和近场光显微术的结合创造了条件。近场光显微术（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＯｐｔｉｃａＩＭｉｃｒｏｓｃ...     

原子力显微轮廓仪系统的研究

研制了原子力显微镜（AFM）轮廓仪,介绍了AFM轮廓仪的基本原理和系统设计,并展示了多孔Al2O3薄膜、MgAl2O4薄膜和TiN薄膜的表面轮廓图。跟普通光学轮廓仪相比,该系统不需要进行复杂的光路调整,避免了光学元器件带来的误差,且工作行程不受光学孔径的制约,具有操作简单、抗干扰能力强和工作行程大的优点。实验表明,该系统具有良好的重复性、稳定性,横向分辨率为1μm,纵向分辨率为1nm。     

单细胞水平的光纤共焦后向散射显微光谱

为了在实验上分析人正常胃上皮细胞与癌变细胞的显微后向散射光谱的区别,为临床医学检测提供实验依据,在光纤共聚焦显微成像技术基础上,结合细胞散射理论,建立了一套基于光纤共聚焦的细胞检测显微光谱分析装置,能够同时获取细胞显微图像和显微光谱医学信息.利用本装置测量了贴壁人正常和癌变胃上皮细胞,得到细胞水平的显微光谱特性.波长在500～800 nm,癌变细胞的散射光强明显高于正常细胞所对应的散射光强;正常细胞所对应的光谱曲线中,800～1000 nm范围内有规则的强度变化,癌细胞没有出现这种干涉;说明本装置适用于细胞的癌变检测,而且实验结果与现有理论预测结果一致.理解不同病理阶段的细胞光散射特性有助于为在体实时检测早期癌变组织提供有利的光学手段.     

近场光学显微术进展

讨论了近场光学显微术发展及其理论知识,重点介绍了近场光学显微镜的工作原理、构造设计、工作方式等,概述了近场光学显微术的应用领域和应用成果,探讨了近场光学显微术目前存在的主要问题和需要解决的问题。     

近场光学显微术进展

讨论了近场光学显微术发展及其理论知识，重点介绍了近场光学显微镜的工作原理、构造设计、工作方式等，概述了近场光学显微术的应用领域和应用成果。探讨了近场光学显微术目前存在的主要问题和需要解决的问题。     

海马神经元的原子力显微成像

原子力显微镜(AFM)对完整的细胞成像并同时进行微细结构观察尚有一定困难。本实验改进了标本制备的过程．用原子力显微镜对戊二醛固定的海马神经元进行扫描，建立了方便、实用的完整海马神经元自完整胞体至超微结构的原子力显微镜成像技术，并用改进的方法获得了完整海马神经元及其超微结构的清晰的三维成像，并发现了一些其它显微技术所不能发现的微细结构。这些结构包括：①海马神经元胞体的亚细胞部分及这些亚细胞部分所具有的不同功能；②神经突触的完整形态；③损伤细胞膜表面出现的孔洞；④通过神经突触所形成的神经网络结构。     

原子力显微镜在α-Synuclein积聚和解聚研究中的应用

研究α-Synuclein蛋白纤维的积聚和解聚过程对于帕金森症等神经退化性疾病的预防和治疗有着重要意义。本文利用原子力显微镜对α-Synuclein的积聚过程的不同阶段进行了研究，并在此基础上对已经积聚形成的α-Synuclein纤维在溶液中的解聚过程进行了原位观察。实验结果表明：α-Synuclein积聚过程包括单体一寡聚体一短纤维一长纤维这几个阶段；而α-Synuclein纤维在浓度降低的情况下，会发生解聚，解聚是从纤维的中间发生断裂开始，经过一段时间后．长的蛋白纤维会解聚成为一些短纤维和很多蛋白颗粒。     

原子力显微镜在材料器件工艺中的应用

介绍了原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试方面的应用。应用其可以进行磨抛后材料表面的粗糙度测试,接触孔形貌,以及外延后衬底的表面形貌。通过合理的选择扫描参数和探针,可以直观得到样品的表面形貌,接触孔还可以得到孔的尺寸和孔底形貌。尤其在接触孔测试方面,原子力的精度更高,抗干扰能力强且扫描结果更为直观,准确。本文通过对碲镉汞材料器件工艺中不同类型样品测试的介绍,认为原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试中发挥了较大的作用。     

原子力显微镜激光光路调整方法

ＣＳＰＭ 930ｂ型多功能扫描探针显微镜经常需要进行手动激光光路调整。该仪器使用说明书[1] 介绍的调整方法可操作性差、手续繁琐、过程冗长 ,且难以判断激光束是否准确照射到微悬臂针尖背面的镀金层上 ,往往造成误判而导致微悬臂针尖被撞断裂。而且 ,按照原有方法操作者需要长时间全神贯注观察激光斑 ,使用者眼睛极易疲劳甚至造成损伤。笔者使用该仪器过程中 ,对光路调整方法进行了大量试验 ,摸索出了一套操作方便 ,容易准确判断针尖位置的有效方法。现总结交流如下。调整方法ＣＳＰＭ 930ｂ扫描探针显微镜ＡＦＭ部分激光光路如图 1所示。…     

Control of interaction force in constant-height contact mode atomic force microscopy

Contact mode is a versatile and widely used technique for imaging samples using the Atomic Force Microscope (AFM). When contact mode imaging is performed in constant-height mode, it enables linear and faster response but leads to uncontrolled tip-sample forces. Here, a control strategy based on magnetic actuation is proposed to achieve high-bandwidth control of the tip-sample forces in constant-height contact mode AFM. A magnetic particle attached to the AFM probe is actuated by an external solenoid and employed for force regulation. A quasi-static model has been proposed and employed to develop the control strategy. Likewise, the contact natural-frequency, which decides the limit of achievable speed, has been shown to be significantly higher relative to the free probe and to be relatively insensitive to the particle size. Subsequently, a setup is developed to validate the control strategy and demonstrate reduction of tip-sample force variation by over a factor of 12 compared to conventional constant-height mode operation. Likewise, in comparison with conventional contact mode AFM, an improvement of linearity by over a factor of 9 and improvement in response speed by a factor of 100 have been demonstrated while imaging hard samples. The system has been shown to image topography at speeds of 2.44 frames per second while regulating the interaction force. Finally, the stiffness of a sample has also been characterized using the developed system and simultaneous estimation of topography has also been demonstrated. They are shown to agree well with theoretical expectations.     

AFM反馈系统仿真模型的建立及实验

原子力显微镜（ AFM）广泛应用于纳米尺度的成像和操纵,其较低的扫描速度严重影响了测试的效率。为此,许多研究人员通过设计先进的Z向控制算法改善系统的响应速度,达到提高扫描速度的目的,而先进的控制算法的实现首先需要对AFM的Z向反馈系统进行建模。为此,本文提出一种简单准确的系统辨识方法,通过对系统输入输出数据的分析,得到AFM的Z向反馈系统模型,并利用该模型验证先进控制算法的控制性能。实验表明该方法能为先进控制算法的设计和实现建立有效的仿真模型。     

Applications of scanning electrical force microscopy

The capabilities of Scanning Electrical Force Microscopy (SEFM) based on non-contact AFM (atomic force microscopy) concerning the characterization of microelectronic structures of silicon are presented. Surface potential differences due to carrier generation and capacitance differences due to oxide layers are discussed at examples of lateral and cross-sectional images of a resistance and a MOS-structure.     

AFM的DNA样品制备技术研究

AFM应用中最为关键的一步无疑是样品的制备。本文介绍DNA样品制备的几种主要方法,通过实验发展了两种适合对DNA及其碎片进行长度测量和做统计分析的制样方法,它们分别采用APS-云母和纯云母为衬底。这两种方法不仅丰富了DNA样品制备方法,对推广AFM在生物研究中的应用也具有重要意义。     

碳纳米管原子力显微镜针尖的研究

本文研究了制作碳纳米管原子力显微镜针尖的方法和过程。在光学显微镜下，通过两个微工作台操纵将纯化后的多壁碳纳米管粘结在传统的原子力显微镜的Si针尖上。运用电蚀的方法优化碳管针尖的长度使其达到高分辨率的要求。我们运用制作的碳纳米管针尖在敲击模式下时G型免疫球蛋白进行扫描成像，结果显示了其典型的Y形结构，这是传统AFM的Si针尖无法获得的。     

海藻酸薄膜表面超微结构的原子力显微镜研究

本文采用原子力显微镜（ＡＦＭ）对海藻酸生物薄膜表面的超微结构进行了实验研究,选择出最佳观察方法。结果发现薄膜上分布不规则的微孔,其长短孔径之比大约为３：２,微孔的中心距为孔径的２倍。