扫描近场光学显微镜

本文简介近场光学的基本原理一非辐射场的探测与高分辨率的关系；近场光学显微镜的仪器发展。同时简要介绍近场光学显微镜在超高分辨率光学成象，纳米尺度光学微加工与光刻，高密度磁光存储，近场光谱等领域中的应用。     

传统光学显微镜与近场光学显微镜

近场光学显微镜是对于常规光学显微镜的革命。它不用光学透镜成像 ,而用探针的针尖在样品表面上方扫描获得样品表面的信息。分析了传统光学显微镜与近场光学显微镜成像原理的物理本质和两种显微镜系统结构的异同点。介绍了光纤探针的制作方法。重点讨论了近场探测原理、光学隧道效应及非辐射场的性质     

散射式太赫兹扫描近场光学显微技术研究

基于散射式近场探测原理,设计并搭建了散射式太赫兹扫描近场光学显微系统(THz s-SNOM),实现了纳米量级空间分辨率的太赫兹近场显微成像测量。该系统以输出频率范围为0.1~0.3THz的太赫兹倍频模块为发射源,通过纳米探针的针尖产生纳米光源与样品相互作用,并将样品表面的倏逝波转化为可在远场测量的辐射波。通过探针逐点扫描样品表面,同时获得了样品表面的形貌图和太赫兹近场显微图。该系统的显微分辨率取决于探针针尖的曲率半径,而与太赫兹波的波长无关。使用该系统测量了金薄膜/硅衬底样品和石墨烯样品的近场显微图,结果表明,近场显微的空间分辨率优于60nm,波长与空间分辨率之比高达λ/26000。     

太赫兹近场光学亚表面检测技术研究

研究了太赫兹散射式扫描近场光学显微镜（Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy,THz s-SNOM）对亚表面金属微纳结构的显微成像检测。首次采用自主搭建的THz s-SNOM系统对表面覆盖了六方氮化硼薄膜的金微米线进行太赫兹近场显微测量,获得了具有纳米量级空间分辨率和较高对比度的近场显微图。结合全波数值模拟,分析了THz s-SNOM探测亚表面金属微纳结构的空间分辨率、近场散射信号强度和成像对比度。研究表明,THz s-SNOM具有优良的亚表面显微成像检测能力,可应用于微纳电子器件的亚表面结构表征和缺陷检测。     

近场光学显微镜及其在生物膜方面的应用

本文首先介绍近场光学显微镜的基本原理,然后介绍近场光学显微镜与传统光学显微镜、原子力显微镜、扫描隧道显微镜相比,在生物膜研究方面的优势。并在此基础上着重介绍近场光学显微镜在生物膜方面的应用。     

突破衍射极限的成像方法综述

"衍射极限"实际上不是一个真正的障碍,除非处理远场和定位精度。这种衍射障碍并不是坚不可摧的,可以利用一些智能技术来突破光学衍射极限。讨论了四种技术,近场扫描光学显微镜(NSOM)法,受激发射损耗(STED)显微镜法,光激活定位显微镜(PALM)法或随机光学重建显微镜(STORM)法和结构照明显微镜(SIM)法,并且介绍了各自的基本原则与优劣。NSOM利用纳米级探测器检测通过光纤的极小汇聚光斑,从而获得单个像素的分辨率;PALM和STORM利用荧光探针,实现暗场和荧光的转换,从而观察到极小的荧光团;SIM则是利用栅格图案与样品叠加成像来实现。其中,STORM具有相对较高的潜力,能够更为有效地突破衍射极限。     

散射型近场扫描光学显微镜的探针振动参数优化研究

基于原子力显微镜平台设计了可见-近红外波段的散射型近场扫描光学显微镜,通过理论模型计算和实验测量,分析了散射探针振动的调制振幅和扫描反馈幅值对近场信号的影响。研究表明:与探针针尖尺寸相近的调制振幅有利于抑制背景散射噪声及优化近场信号的信噪比;当探针扫描反馈幅值与自由空间调制振幅之比大于90%时,可基本消除探针扫描过程中非简谐振动对近场成像测量的影响。     

单层MoS2和WS2的太赫兹近场显微成像研究

采用太赫兹散射式扫描近场光学显微镜(THz s-SNOM)研究了化学气相沉积法制备的单层MoS₂和WS₂晶粒的太赫兹近场响应。在没有可见光激发时,未探测到可分辨的太赫兹近场响应,说明晶粒具有较低的掺杂载流子浓度。有可见光激发时,由于光生载流子的太赫兹近场响应,能够测得与晶粒轮廓完全吻合的太赫兹近场显微图。在相同的光激发条件下,MoS₂的太赫兹近场响应强于WS₂,反映了两者之间载流子浓度或迁移率的差异。研究结果表明,THz s-SNOM兼具超高的空间分辨率和对光生载流子的灵敏探测能力,对二维半导体材料和器件光电特性的微观机理研究具有独特的优势。     

太赫兹光致力近场显微成像技术及应用研究

设计并搭建了太赫兹光致力显微成像系统(THz PiFM),首次在太赫兹波段实现了近场光力纳米显微成像测量。该系统基于原子力显微镜,利用探针对所受力的灵敏检测能力,通过探测探针与样品之间近场偶极相互作用产生的光场梯度力,实现无探测器的太赫兹近场显微成像。利用该系统,对可见光激发下的单层MoS₂晶粒进行了近场纳米显微成像表征,并分析了晶粒边缘近场光力信号增强的机制。研究结果表明,THz PiFM对二维材料中的载流子具有高灵敏的探测能力。与传统的太赫兹近场显微成像技术相比,THz PiFM无需太赫兹探测器,而且可获得更加优越的空间分辨率和成像信噪比,是一种低成本、高性能的新型太赫兹近场显微成像技术。     

原子力与扫描隧道组合显微镜

由大连理工大学物理系研制的原子力与扫描隧道组合显微镜 ( AF/ PSTM) ,9月 2 3日通过了国家教育部组织的鉴定。鉴定委员会对该成果给予了高度评价。该仪器是同时具有纳米分辨原子力显微镜和纳米分辨光学显微镜双重功能图像分解的纳米成像仪器。仪器技术原理是在 AF/ PSTM中设置一个双功能共振光纤尖 ,当光纤尖在样品表面近场扫描时 ,反馈控制等振幅扫描成像 ,一次扫描中 ,同时采集样品的原子力显微镜 AFM图像和光子扫描隧道显微镜PSTM图像。该仪器在分子生物学、医药学、新材料学、集成光学、纳米科技等领域均很有用 ,高校将来甚至…     

半导体载流子分布的太赫兹近场显微表征

基于自建的太赫兹散射型扫描近场显微镜系统（THz s-SNOM）,研究了其在显微表征半导体载流子浓度分布中的应用。对基于半导体硅的静态随机存取存储器（SRAM）的纳米结构进行了近场显微成像测量,并采用可见光调控本征硅样品表面的载流子浓度,实现了不同浓度（10¹⁴～10¹⁷ cm⁻³）光生载流子的近场检测。结果表明,此THz s-SNOM能够对半导体微纳结构的载流子分布进行高空间分辨率的显微表征,测量结果与基于偶极子模型的计算结果具有较好的吻合度。     

近场扫描光学显微镜和光子扫描隧道显微镜

近场扫描光学显微镜和光子扫描隧道显微镜＊王佳（清华大学精密仪器系北京１０００８４）０引言自从８０年代初扫描隧道显微镜ＳＴＭ发明以来，扫描探针显微术ＳＰＭ已经发展成具有十几种类型的系列技术。其中引人注目的是以近场扫描光学显微镜ＮＳＯＭ和光子扫描隧道显微...     

模块化的保偏近场扫描光学显微镜结构设计

采用模块化的设计思想，制成了高质量且简单易用的音又光纤探针模块、模块化的扫描探头、扫描台等，从而研制出高性能，易操作的模块化的保偏近场扫描光学显微镜。     

扫描近场光学显微镜对细胞超微结构的研究

扫描近场光学显微镜(SNOM)突破了光学显微镜的衍射极限,在细胞研究中具有高灵敏性、无侵入性等优点,已经广泛的应用于生物学研究中。本文综述了SNOM在细胞膜、细胞器、细胞精细结构和单分子探测等领域的研究进展,介绍了扫描近场光学显微镜结合量子点的方法,并对其应用前景做了展望,对其面临困难做了概述。作为一种研究工具,SNOM在生物领域的应用还远远不足。     

超分辨率纳米聚焦系统设计

纳米尺寸的聚焦光斑在光存储、光学成像等领域有着重要的作用,为此设计了一种近场聚焦系统来获得超分辨率纳米聚焦光斑。系统中使用纵向偏振光做光源,用于激发光学天线产生表面等离子体增益,形成纳米光斑。分析了不同材料和尺寸的光学天线对超分辨率聚焦的影响,进而设计由合适的材料和结构构成的光学天线,实现10nm直径的聚焦光斑。     

近场光谱仪与近场光谱学

对于在扫描近场光学显微镜基础上发展起来的近场光谱仪的设计原理、基本结构和具体设计作了较具体的讨论，同时，也简要介绍了近场光谱学。     

一种新型的暗场显微镜成像系统

传统的暗场显微镜要求暗场聚光镜数值孔径应大于物镜的数值孔径,这限制了暗场显微镜的成像分辨率和应用。在普通光学显微镜上搭建了一套新型的暗场显微镜成像系统,该系统没有限制物镜的数值孔径,采用数值孔径1.3、放大倍率100的浸油物镜实现了对尺寸为50nm的金纳米颗粒的成像。该系统能满足纳米尺度的观测和成像要求,提高了成像分辨率和应用范围,能在普通实验室普及应用。     

新型光学显微镜

德国科学家最近发明了一种新型光学显微镜，其分辨率已达到50至70纳米（1纳米为十亿分之一米），且理论上还能提高数倍。科学家表示，这种新型显微镜能为研究生物细胞分子翻开新的一页。     

新型光学显微镜

德国科学家最近发明了一种新型光学显微镜，其分辨率已达到50至70纳米（1纳米为十亿分之一米），且理论上还能提高数倍。科学家表示，这种新型显微镜能为研究生物细胞分子翻开新的一页。     

国产CSPM—930型扫描探针显微镜介绍

国产ＣＳＦＭ－９３０型多功能扫描探针显微镜,是一种与光学显微镜结合的,具有ＳＴＭ,ＡＦＭ,ＬＦＭ等多模式和功能的实用型仪器,该仪器在设计上考虑国内科研的实际需要,在分辨率等主要性能指标毫不逊色于国外同类ＳＰＭ产品,在性能价格比,适用性,及售后服务等方面有着明显的优势,在纳米科技的各个研究的领域亦有着上乘的表现。