光子扫描隧道显微镜光探针的研究

本文推导了光子扫描隧道显微镜(PSTM)系统扫描器压电偏转量的计算公式,给出了实用的光纤探针制备过程,提出了一种测试毫微米级偏转量和偏转线性的光学方法,并做了实际测试,从而给出了PSTM系统提高分辨和扫描范围的途径,解决了系统信息采集部分的一些理论和技术问题。     

光子扫描隧道显微镜的关键问题及实验研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）是一种高分辨率的扫描探针式显微镜。本在简略地介绍了ＰＳＴＭ的工作原理及实用系统的基础上，着重讨论了光纤探针的制备和扫描偏移、耦合误差的定理计算这两具关键技术问题，提出了一种分析扫描偏移及耦合误差的理论计算方法，并由此推导出计算公式，应用自行研制的ＰＳＴＭ系统、成功地对光栅、鱼鳞片等样品显微成象并作了分析，图象的质量和分辨率达到了较好的水平。     

光子扫描隧道显微镜的超衍射分辨的光子理论假说

光子扫描隧道显微镜（ＰｈｏｔｏｎＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，简称ＰＳＴＭ）的发明是在近场光学理论、全内反射理论、光纤技术、高灵敏度光电探测技术和计算机等获得重大进展的基础之上取得的，最近的研究结果表明其ＰＳＴＭ已实现１～３ｎｍ的超衍射极限的分辨率，如何解释ＰＳＴＭ能够获得如此高的超衍射极限分辨率？ＰＳＴＭ能获得的超衍射极限分辨率会是多少？本文提出一种关于ＰＳＴＭ的光子理论假说，这个假说是基于下面两个基本定律：１．光子不只是携带能量和光学信息的载体，也是具有一定空间尺寸的基本粒子２．当光子发生反射、折射、散射等时，仅改变它所携带的能量和光学信息，它的粒子尺寸并不改变，即ｐｈｏｔｏ＝常数．将上面两个基本定律应用于ＰＳＴＭ时，所谓“消逝场（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔｆｉｅｌｄ）”实际上乃是弱光子分布场，探测光纤尖端尺寸实际上相当于一个“门”，它控制着进入光纤的光子数量，通过一些计算，可获得如下几个结论：１．在ＰＳＴＭ的探测系统足够灵敏的条件下，探测光纤尖端的直径Ｄ和近场探测间距Ｚ是决定ＰＳＴＭ超级射分辨率的两个最重要的因索．２．ＰＳＴＭ分辨极限将产生在Ｄ＝ｐｈｏｔｏｎ和Ｚ＝ｐｈｏｔｏｎ．３Ｐ     

光子扫描隧道显微镜光纤探针的研制及显微成象研究

探讨了光子扫描隧道显微成象系统中光纤探针对经样品调制后的倏逝场的探测机理；着重研究了光纤探针的腐蚀加工工艺，同时具体分析了单模、多模光纤探针不同的显微成象特点，并与理论数值模拟计算结果相比较；最终应用于多种样品的显微成象，为纳米级分辨的光子扫描隧道显微镜的研制奠定了基础．     

光子扫描隧道显微镜四介质三界面模型

修改了光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的三介质二界面模型，提出了比较符合ＰＳＴＭ探测实际的四介质三界面理论模型。给出了在这一新的理论模型下光子扫描隧道显微镜探测场的理论计算公式。对光子扫描隧道显微镜的实际探测具有理论指导意义     

光子扫描隧道显微技术

根据对内全反射(TIR)棱镜表面成指数衰减规律倏逝场的检测和分析,本文叙述了一种新型的光子扫描隧道显微技术(PSTM),被分析的样品置于棱镜表面,它空间调制了上述倏逝场。通过对被调制倏逝场的检测获得了远小于光波波长的空间分辩能力.PSTM实验系统中使用了633nm 的 He-Ne 激光,用直径约300nm 的光纤探针对不同薄膜样品进行检测,其结果与光隧道理论相符。     

光子扫描隧道显微镜探测场的理论研究

对光子扫描隧道显微镜探测场进行了理论研究，由于在实际探测时支承样品的玻璃与样品间的折射率是不同的，计入支承样品玻璃影响，得出了比较符合实际的探测场理论计算公式。     

扫描隧道显微镜扫描模式研究

在对扫描隧道显微镜模式的研究的基础上,首次提出“符合扫描”模式,不但从理论上消除了原有扫描模式带来的测量误差,而且还使测量速度提高了70％,这种模式可以应用于几乎所有扫描探针显微镜仪器的Z轴反馈控制,对原子量级信息读取速度和精度的提高具有重要意义。     

利用扫描隧道显微镜制造纳米级结构

在大气环境中用ＳＴＭ进行纳米级超微加工,以高定向热解石墨（ＨＯＰＧ）和金薄膜作为样品,通过在ＳＴＭ探针和样品之间施加一定的脉冲电压制造出了尺度在纳米量级的结构,还对所形成的结构特征进行了分析,总结出部分规律。     

扫描隧道显微镜畸变图象的校正

从扫描隧道显微镜（STM）的工作原理出发，分析了STM图象畸变产生的原因，建立了一种相应的物理数学模型，利用计算机通过数值解，校正了STM畸变图象，并得到了满意的效果。     

扫描隧道显微镜（STM）反馈回路的设计和调试

建立了扫描隧道显微镜在恒流模式下的隧道电流回路的等效模型，用根轨迹法分析了回路的自激频率和使回路稳定的最佳电路参数设置了原则，给出了该模型下回路的电路实现及电路调整过程中的关键问题。     

用STM证实质粒pUC18DNA分子新构象的存在

用清高妥液法从大肠杆菌ＢＨ１０１细胞制备出的多拷贝质粒ＰＵＣ１８ＤＮＡ分子的构象具有复杂的多样性，我们在对其进行ＳＴＭ研究计，证实了一种不同于已知构象的新构象的存在。