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。     

光学显微镜与CCD监视器组合的原子力显微镜

研制了一种与光学显微镜结合并配置 CCD 监视器的原子力显微镜,可同时获得样品的原子力显微镜图象及光学图象.已能分辨出5纳米的精细结构,最大扫描范围可达2μm.文中给出了本仪器获得的一些样品图象结果.     

亚微米光栅型导光板设计

提出了利用亚微米光栅制作导光板的方法,给出亚微米光栅型导光板的初始结构.用严格耦合波理论计算分析了在满足基底全反射条件的45°入射角下红(700 nm)、绿(555 nm)、蓝(465 nm)三色光垂直出射的亚微米光栅(0.651μm、0.516μm、0.433μm)在槽深0.05~0.9μm之间变化时,透射衍射效率在2%~43%之间变化.分析了亚微米光栅的作用,做出性能评价,并研究了特定范围入射角引起的衍射角变化.     

原子力显微镜测试光学超光滑表面微轮廓的研究

论述了使用原子力显微镜测量超光滑光学表面的优点及其在光学领域中的重要应用。列举了用这种方法测试得到的超光滑光学表面微轮廓图及纳米量级的微缺陷,以及这些表面镀膜前后表面形态结构和微粗糙度的变化。作为比较,列举了用干涉轮廓仪测得相同表面的微粗糙度参数等８。由于原子力显微镜有三维的高精度,而干涉方法只有一维的高精度,所以前者可以得出表面真实形貌和微轮廓。     

一种用单模光纤制作亚微米周期光栅的方法

本文报道一种用单模光纤制作亚微米周期光栅的全息方法,并详细分析和讨论了影响光栅质量的各种因素。实践证明这一方法完全适于制作面积不小于10×10mm~2适于集成光学元件需要的高质量光栅。     

亚微米光栅零级衍射特性的数值研究

用耦合波理论分析了亚微米光栅对光波场的衍射作用,给出了在TE和TM偏振入射条件下矩阵形式的耦合波方程,研究了光栅在TE偏振入射条件下可见光波段内的反射和透射零级衍射特性。亚微米光栅零级衍射效率是波长、偏振和入射角的函数,在不同照明、观察和光栅参数条件下,光栅零级衍射具有非常复杂的光谱结构,经过适当的优化光栅参数,零级衍射具有许多独特的衍射特性,在许多应用领域具有广泛的应用前景。     

提高离子束刻蚀亚微米光栅侧壁陡直度的方法

现代亚微米光栅的应用通常要求栅脊侧壁陡直。通过比较两种配备不同离子源的刻蚀机的反应离子束刻蚀结果,认为影响亚微米光栅侧壁陡直度的一个重要因素是离子束发散角(束散角),且小束散角有利于获得陡直的光栅侧壁。国内应用最广泛的双栅考夫曼刻蚀机束散角较大(大于13°),致使用常规方法获得的熔石英光栅的侧壁倾角仅为77°。针对此刻蚀机,尝试了三种提高侧壁陡直度的方法:旋转倾斜刻蚀法、交替倾斜刻蚀法和二次金属掩模法,分别把侧壁倾角提高到86°、86°和82°。最后从掩模侧壁收缩速率和槽底部与顶部离子通量的差异对束散角对侧壁陡直度的影响给予解释,并说明了上述三种方法的工作机理。     

亚微米纤芯光纤芯径大小与光学特性的关系

使用Maxell方程的严格解,研究了亚微米直径光纤的单模条件、传播常数、基模分布、传播效率、非线性系数等光学特性,发现亚微米纤芯直径光纤的单模条件与标准光纤相同,非线性系数在直径为700nm左右时最大;当光纤的直径小于1μm时,传播效率骤减.这些结果有助于新型微光通信和光纤传感器件的设计.     

亚微米光栅周期的软X射线多层膜光栅的衍射效率研究

简要叙述软x射线多层膜位相光栅的理论设计、实验制备,详细给出了在北京同步辐射装置3B1束线上对多层膜位相光栅衍射效率的测试,以及对测试结果的分析,并与理论值进行了比较. 关键词：     

纳米颗粒材料表面形貌结构AFM表征中针尖干扰的修正与评价

原子力显微镜（ＡＦＭ）被广泛地用来进行纳米尺度和亚微米尺度结构材料的形貌表征,其优点是制样简单、无需进行导电处理,但会针尖与样品作用时,由于针尖自身的成像作用,导致得到的图像结果比实际结果要大,这就是针尖的放大效应,文章基于一种简单的数学模型,得到了对实测图像的修正结果,对于一般金字塔形针尖,ＡＦＭ的放大作用可导致粒子尺寸比真实尺寸大近２倍,实测图像的失真状况与针尖的形状因子、粒子的分散状态等因素     

IDENTIFICATION OF MEMBRANE PROTEINS IMAGED BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY USING A TEMPLATE MATCHING ALGORITHM

The atomic force microscope allows to image biological samples in their native environment. But the identification and the topography of individual randomly distributed membrane proteins is still a challenge. We used membranes of isolated vacuoles of barley mesophyll cells. Images at low resolution indicate that vacuoles spontaneously attach, rupture and finally adsorb completely as planar membrane to mica. Height profiles indicate that the membrane at the peripheral boundary exposes the extravacuolar surface to the scanning tip. At molecular resolution a template matching correlation algorithm was used to identify the most abundant membrane protein, the vacuolar H⁺-ATPase by the characteristic extravacuolar head of the transport molecule. The data indicate the possibility to analyse single randomly distributed membrane proteins in their native environment with the knowledge of a suitable template.     

LOCAL ELECTROCHEMICAL DEPOSITION OF METAL ISLANDS MECHANICALLY INDUCED WITH THE TIP OF AN ATOMIC FORCE MICROSCOPE

The investigation of electrochemical processes on the nanometer scale is of great scientific as well as technological interest. Here we study the electrodeposition of copper on a polycrystalline gold surface, and demonstrate that copper deposition can be locally induced by mechanical activation with the tip of an atomic force microscope (AFM). Whereas at higher values of the deposition voltage (>100mV), a solid copper film can grow on the gold surface without tip activation, at lower voltages (approx. 30-60mV), copper deposition only occurs at the position where the surface is activated by the AFM tip due to scanning in mechanical contact with the sample. With this mechano-electrochemical "writing" process, which can be performed at ambient conditions, the controlled local deposition of metallic islands is possible, at applied force loads of the order of 10nN. Both the size-dependence of the locally induced structures on the deposition time and the reversibility of the local deposition process are studied. Depending on the deposition parameters, individual copper islands between 50nm and 200nm in size were deposited at predefined locations on the gold surface. The investigations open perspectives for the controlled mechano-electrochemical writing of more complex nanostructures with the AFM tip.     

集成光学芯片的闭环光纤陀螺研究

简要分析集成光学芯片闭环光纤陀螺的构成、信号检测方法及电路实现方法。     

新型原子力显微镜的研制及其应用

研制了一种新型卧式原子力显微镜(AFM)系统.本文介绍卧式AFM的工作原理及其简要结构,讨论反馈控制电路系统的优化设计,阐述Windows/Dos兼容的图象扫描、处理和显示软件.基于原子力曲线的测定,利用AFM对纳米金刚石薄膜和多孔氧化铝进行了扫描检测.实验表明,该AFM系统具有十分良好的图象重复性、稳定性和衬比(度),仪器的横向分辨率优于3nm,纵向分辨率可达1nm,最大扫描范围达到5μm×5μm.这些性能为卧式AFM在更广泛的纳米技术领域的应用奠定了基础.     

随机散射屏的原子力显微镜形貌分析及其光散射特性

用原子力显微镜对三种不同粗糙度的随机散射屏的表面形貌进行了测量分析,发现它们在短程范围内具有明显的分形特征.对于粗糙度较大和较小的散射屏,分形特征分别以无规则的 高度调制和无特征大小的小颗粒的形式存在.用自仿射分形表面模型对散射屏的统计特性进 行了描述和拟合.光散射测量发现,散射光强在远轴区域按负幂函数下降,理论分析证明这 源于表面的分形结构;在近轴区域有散射亮环存在,用自仿射分形表面模型尚不能给出理论解释. 关键词： 随机散射屏 光散射 自仿射分形表面     

离子注入石英玻璃光波导的研究

在熔融石英玻璃衬底上,通过注入氮离子和硼离子,制成了低损耗、单模平面光波导.波导的最大折射率和离子浓度分布的半宽度分别是1.48和0.5μm,波导损耗<0.1dB/cm.     

二元光学分束器输出稳定性的优化设计

 提出将微分-积分法用于二元光学分束器的设计, 以改善其输出对输入变化的敏感性。模拟计算表明, 使用这种方法设计的分束器, 当输入光束形状和强度变化时, 目标光强分布保持一定程度的稳定性, 衍射效率达到92.67% , 光强不均匀性小于0.002%。当输入由基模高斯波变为超高斯波或带有微小随机起伏的矩形光斑和平面波时, 衍射效率最低仍能达到89.60% 以上, 光强不均匀性最高为11.49%。综合衍射效率与光强不均匀性两方面考虑, 本文设计结果优于现有文献报导。     

测量可逆电池电动势的一种新方法

本文介绍一种应用MOS集成电路测量可逆电池电动势的新方法。应用该原理与方法，不但更新了传统的测量原理与方法，提高了测量的精度，而且也简化了测量步骤。     

普遍情况下阐述动生电动势产生机理的简单方法

本文给出了一种在普遍情况下阐述动生电动势产生机理的简单方法,不仅易于理解,且物理机制明显．