扫描近场光学显微镜的技术与应用

讨论了扫描近场光学显微镜的构造、工作原理及实际应用，并介绍了采用熔拉法和腐蚀法相结合的制作的掺Er^3 的自发辐射光纤探针。     

近场扫描光学显微镜中光纤探针的成象原理与设计

介绍了新近发展的近场扫描光学显微镜系统中光纤探针的成象原理和作用,并从光纤探针的结构、截止频率的估算和耦合效率等方面对影响探针中成象信号传输的几个设计因素进行了理论探讨。     

用于微区阻抗测量的STM探针的制备

基于扫描隧道显微镜（scanning tunneling micmscope，STM）的新型扫描阻抗显微镜（scarming impedance microscope，SIM）可以对绝缘电介质表而的阻抗性质进行测量，但由于传统STM针尖不适用于这种模式，需要制备新型的探针。介绍了利用电化学腐蚀法制备SIM针尖的工艺，研究了制备过程中各种条件的控制对针尖质量的影响。根据实验结果，对切断时问的控制效果提出了与以往经验不同的看法。最后通过实验分析了适用于阻抗性质扫描的针尖特点，认为适用于阻抗扫描的针尖其曲率半径应在100～200nm之间，且具有小的纵横比和一级新月结构。     

敲击模式扫描近场光学显微镜

为了实现敲击模式的扫描近场光学显微镜 ,采用以石英音叉为灵敏探测器件 ,将光纤探针垂直音叉侧臂粘接 ,使探针在垂直样品的方向上振动 ,以“敲击”方式探测样品表面的信息 ,实现近场范围的高度控制。仪器结构紧凑 ,操作方便 ,灵敏度高 ,可用于液体环境下的样品探测 ,在对样品形貌进行探测的同时可实现对光信号的调制。将这种探测模式应用于实验 ,获得 2 40 0线 /mm光栅、光盘母盘和生物细胞的形貌图像。实验证明 :这种探测方式分辨率优于 2 0 0 nm,适用于不同硬度的样品 ,可以作为材料学、生物学等领域的有力工具。     

扫描探针显微术的应用（综述）

扫描探针显微镜（SPM）是扫描隧道显微镜（STM）,原子力显微镜（AFM）,近场光学显微镜（SNOM）等近几年发展起来的新型显微镜的总称,SPM的发展使得在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用成为可能,它为生物,医学等传统学科提供了一个崭新的研究工具。     

探针接收光强的龙贝格积分法

光子扫描隧道显微镜是利用光纤探针进行探测的。由于透过介质的光强并不会完全被光纤探针所接收，所以利用麦克斯韦方程组计算光纤探针接收光强是非常困难的，目前仍没有合适的方法。本文找到了一种近似方法并在微机上进行数值模拟，得到一些计算结果，对于光子扫描隧道显微镜的实际探测具有一定的意义。     

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。     

用于微区阻抗测量的STM探针的制备

基于扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)的新型扫描阻抗显微镜(scanning impedance microscope, SIM)可以对绝缘电介质表面的阻抗性质进行测量,但由于传统STM针尖不适用于这种模式,需要制备新型的探针.介绍了利用电化学腐蚀法制备SIM针尖的工艺,研究了制备过程中各种条件的控制对针尖质量的影响.根据实验结果,对切断时间的控制效果提出了与以往经验不同的看法.最后通过实验分析了适用于阻抗性质扫描的针尖特点,认为适用于阻抗扫描的针尖其曲率半径应在100～200 nm之间,且具有小的纵横比和一级新月结构.     

改进Turner法制备光纤探针

采用改进的Turner法制备近场光学显微镜光纤探针,考察了外界因素、腐蚀溶液及保护液体系性质等对探针形貌的影响,并与管式腐蚀方法制备的光纤探针的形貌进行了对比,对Turner法制备光纤探针的工艺进行了改进.结果表明:升高反应温度可明显提高反应速度,温度由0℃升至32℃时,反应速度增加1.6倍;腐蚀溶液浓度越高,制备的探针锥长越短、表面越粗糙;适当延长反应时间可增大探针的锥角;Turner法制备光纤探针时探针锥面蜂窝状粗糙形貌是光纤探针成尖过程的本质缺陷造成的;采用第二次修饰性腐蚀可以有效地改进探针的粗糙锥面,并增大探针的圆锥角.     

扫描隧道显微镜探针结构对分辨力影响的量子理论研究

本文推导了基于扫描隧道显微镜工作条件下的新的电流表达式．将其应用于两种典型的势结构探针，分析了针尖形状对分辨力的影响．新公式对强的针—表相互作用更为适用．     

近场光学中的光纤探针技术及其在纳米生物领域的应用

该文讨论了近场光学的基本原理和非辐射场探测分辨率,并着重研究了近场扫描光纤探针的辐射机理及其在纳米生物领域的应用.     

Imaging of apoptotic HeLa cells by using scanning near-field optical microscopy

By using scanning near-field optical microscopy (SNOM), HeLa cells in apoptosis process are imaged with a higher optical resolution beyond the diffraction limit. Since SNOM provides both topographic and transmitted light intensity information of a cell, it can correlate the structural characteristics and optical properties with the spatial position of the apoptotic cells. Wavelength imaging by using near-field spectroscopy shows that there is a great difference in light propagation and absorption in the cell. This unique technique can be applied to the super high resolution imaging of different components in the cell. The observations by near-field optical imaging and near-field spectroscopy indicate an inhomogeneous aggregation of the inner structure in the apoptotic HeLa cells and the change of transmission intensity of light with the apoptosis status.     

近场光学与近场光学显微镜

近场光学是研究距离物体表面一个波长以内的光学现象的新型交叉学科。基于非辐射场的探测与成像原理,近场光学显微镜突破常规光学显微镜所受到的衍射极限,在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱研究。本文将讨论近场光学的基本原理,非辐射场的探测与高分辨率的关系;光学限阈及隐失场在近场光学中的重要性;以及近场信息的获取方法。对近场光学显微镜的主要类型及相应的仪器发展,分辨率,衬度原理做一综述。同时简要介绍近场光学显微镜在超高分辨率光学成像,近场局域光谱,高密度数据存储,在生命科学,单分子光谱,量子器件发光机制等领域中的应用。     

Thermal radiation scanning tunnelling microscopy

In standard near-field scanning optical microscopy (NSOM), a subwavelength probe acts as an optical 'stethoscope' to map the near field produced at the sample surface by external illumination. This technique has been applied using visible, infrared, terahertz and gigahertz radiation to illuminate the sample, providing a resolution well beyond the diffraction limit. NSOM is well suited to study surface waves such as surface plasmons or surface-phonon polaritons. Using an aperture NSOM with visible laser illumination, a near-field interference pattern around a corral structure has been observed, whose features were similar to the scanning tunnelling microscope image of the electronic waves in a quantum corral. Here we describe an infrared NSOM that operates without any external illumination: it is a near-field analogue of a night-vision camera, making use of the thermal infrared evanescent fields emitted by the surface, and behaves as an optical scanning tunnelling microscope. We therefore term this instrument a 'thermal radiation scanning tunnelling microscope' (TRSTM). We show the first TRSTM images of thermally excited surface plasmons, and demonstrate spatial coherence effects in near-field thermal emission.     

模糊PID控制用于PCR芯片实验室温控系统

介绍了一种采用自校正模糊PID控制算法的PCR芯片实验室温度控制系统。该系统将模糊推理控制与PID控制相结合,利用PCR芯片上溅射的Pt电阻获取温度信号,通过PID精确输出控制在芯片背面直接制备的微加热器和外加的半导体致冷器件,实现了PCR芯片的高精度快速变温控制,可用于近场光学显微镜实时探测PCR扩增反应过程中荧光信号的近场分布,为实现高灵敏度DNA定量检测提供了必要条件。     

纳米级光纤探针的拉制与镀膜

光学显微镜希望能够得到更高的分辨率 ,作为高分辨率探测系统中的关键部分——纳米级光纤探针的研制则显得尤为重要 .介绍一种利用激光器加热 ,通过重物在光纤一端拉制并进行镀膜的方法 .采用该方法可得到尖端曲率半径小于 4 0 nm的光纤探计     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.