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。     

新型光纤探针的研制与应用

采用熔拉与腐蚀相结合的方法，制作出了能用于近场探测的新型光纤探针。该制作方法不需要复杂的仪器设备，具有费用低廉、重复性好等优点。镀金膜的直锥型光纤探针首次用于扫描隧道显微镜，由于针尖的曲率半径比铂铱针更小，因此可获得更精细的信息，并可提高图像的分辨率。弯曲型光纤探针固定于特别设计的支架后，可作为悬臂探针用于原子力显微镜和近场光学显微镜。最后讨论了针尖的不同形状及不同镀膜对实验结果的影响。     

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。     

扫描隧道显微镜应用于生物超微结构探测的机制

在利用扫描隧道显微镜研究质位pUC18DNA分子线圈型超螺旋拓扑结构的基础上，进一步探讨了扫描隧道显微镜应用于生物超微结构探测的可能机制，并指出扫描隧道显微镜技术是探测生物超微结构，尤其是DNA拓扑结构的较好手段。     

STM腐针电路的研制及实验分析

提出一种新的用于制备扫描隧道显微镜探针的腐蚀电路，并利用此电路对影响腐针效果的几个因素进行了研究。得出制备探针的最佳组合条件和方法。     

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     

纳米生物领域对光纤探针技术的要求

扫描近场光学显微镜由于其超过常规光学显微镜的光学分辨能力及特殊功能,正在受到生命科学研究人员越来越多的关注。用时域有限差分法对三维光纤探针的Maxwell方程直接进行求解,获得了光纤探针的光强分布。计算结果表明,光纤探针中的光强分布呈固定的花样图形,其图形形状与光的偏振及针尖的结构有关,故对腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行分析比较,提出了在纳米生物领域对光纤探针的技术要求。     

扫描探针显微镜

综述在扫描隧道显微镜基础上发展起来的各种扫描探针显微镜的工作原理，性能特点及应用范围。     

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。     

由水中气泡界面识别的散射光判定入射光强

光源的选择对研究水中气泡界面的光强非常重要。研究水中气泡流体可视化PIV技术时,如果CCD探测器已经获得某散射光的强度,反推照明光源的强度,这为流体可视化技术提供选择光源强度和光源位置的理论依据。首先导出散射光线与入射点的夹角公式,明确任一散射光的位置;再由CCD探测器获得某次散射光的强度,利用菲尼尔公式并考虑光的吸收导出入射点光源的光强公式;最后通过实验获得实验结果与理论值相吻合。     

基于ANSYS/LS-DYNA的击针撞击应力数值仿真

本文针对自动武器中重要但又容易出现断裂的击针,从应力分析的角度出发,利用有限元分析软件ANSYS,建立了击锤撞击下击针应力仿真的有限元模型,计算得到了击针的应力、速度、位移等参数.从仿真结果可知,击针的危险断面不在击针的尖端,而在距离尾端约15 mm处,这与击针实际发生破断的位置相一致,说明该仿真方法能够较真实地模拟击针的应力分布状态.危险断面内的最大应力并没有超过材料的屈服极限,所以击针的断裂不是因为瞬间应力过大引起的,而是在交替-拉压应力的作用下疲劳破坏的,因此,要提高击针的寿命,首要的是提高接近尾端区域的表面质量,减小应力集中以降低循环应力的幅值.     

PSTM四层介质理论探测场的数值模拟

使用最新光子扫描隧道显微镜探测场的理论计算公式，采用比较符合实际探测的理论模型，对ＰＳＴＭ探测场进行了计算机数据模拟，对探测场分布随扫描控制参量的变化规律进行了系统的研究，     

大型刮板输送机哑铃销断裂检测系统设计

通过对中部槽建模仿真分析发现中部槽在推移时的主要变形集中在推移耳部位,哑铃销轨座部位的变形可以忽略不计;因此,哑铃销断裂的主要原因是由于横向推移距离过大。据此建立了一个刮板输送机哑铃销断裂检测的系统,检测哑铃销是否断裂及准确确定断裂哑铃销的位置;并通过支架控制器控制溜槽动作,能实现哑铃销断裂检测以及断裂保护。     

Analysis of temperature, stress, and displacement distributions of staves for a blast furnace

The temperature of gas flow inside a blast furnace (BF) changes significantly when the blast furnace is under unstable operations, and the temperature and stress distributions of cooling staves (CS) for BF work the same pattern. The effect of gas temperature on the temperature, stress, and displacement distributions of the cooling stave were analyzed as the gas temperature inside the blast furnace rose from 1000 to 1600℃ in 900 s. The results show that both the temperature and temperature gradient of the hot side of CS increase when the gas flow temperature inside BF rises. The temperature gradient of the hot side of CS is greater than that of the other area of CS and it can reach 65℃/mm. In the vertical direction of the hot side of CS, closer to the central part of CS, the stress intensity is greater than that of the other area of the hot side of CS, which causes cracks on the hot side of CS in the vertical direction. As the gas temperature increases, the stress intensity rate near the fixed pin increases and finally reaches 45 MPa/s. Fatigues near the fixed pin and bolts are caused by great stress intensity rate and the area around the pin can be damaged easily. The edge of CS bends toward the cold side and the central part of CS shifts toward the hot surface.     

布喇格衍射光强与偏转角度特性研究

基于声光效应,在布喇格衍射条件下,研究一种布喇格衍射光强与偏转角度调制方法。在共轴平面光路系统中,通过一个中间介质,使其改变一种光学透明介质平面与光轴的夹角,实现对激光束及布喇格衍射光强与偏转角度调制,并给出光强大小与角度变化关系。