扫描探针显微镜在纳米科技中的应用

本文在介绍了扫描探针显微镜的发展和有关纳米科技知识的基础上，论述了扫描显微镜在纳米科技中的应用。     

在SPM通用平台上自己开发组装扫描探针显微镜

SPM通用平台是一套扫描探针显微镜开发工具系统，它提供了一种开发生产SPM新的思路和方法。使SPM成为通用、开放、兼容的仪器体系。本文介绍了SPM通用平台的原理、指标和在其上扩展扫描隧道显微镜、原子力显微镜等功能模块的方法，以及智能型SPM通用平台的研究思路。希望与相关领域的专家开展合作。     

SPM技术在碳纤维结构研究上的应用

简单介绍了系列扫描探针显微镜（SPM）的性能、原理及其应用,重点综述了SPM尤其是扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）在碳纤维结构研究领域中的应用。     

扫描探针显微镜在粗糙度、纳米尺寸、表面形貌观测方面的应用

扫描探针显微镜是近十几年来在表面特征表面形貌观测方面最重大的进展之一，是纳米测量学的基本工具，本文叙述了扫描探针显微镜的工作原理、检测模式及在观察检测纳米级的粗糙度、微小尺寸、表面形貌方面的特点和方法，比较了原子力显微镜、常规的表面轮廓仪、干涉显微镜、扫描电子显微镜在表面特性、表面形貌观测方面的性能，着重介绍了扫描探针显微镜在这方面的应用和存在的问题。     

分子力显微镜

1引言Binnis和Rohrer发明的扫描隧道显微镜（STM）能在实空间观察到固体表面的一个一个原子。这是一种划时代的显微镜，广泛用于各个领域，已充分证实其有用性。STM的原理非常简单，即是在导电性试样和尖锐的金属探针之间加上电压，当探针和试样表面之间的距离接近至Inm左右时，在探针和试样表面之间有隧道电流流过。这一隧道电流和探针至试样表面的距离之间有指数函数关系。若在测量隧道电流的同时使探针在试样表面扫描，则可测得有关试样表面凹凸的信息。若用在三个轴向伸缩的压电元件，使探针扫描，则可以原子级的精度控制探针相对于…     

扫描探针显微镜

本文对近几年发展起来的扫描探针显微镜及其应用作了简要介绍。     

SPM三维纳米级微定位的研究

介绍了一种三维纳米级微定位系统。该系统可用于各种扫描探针显微镜（ＳＰＭ）探针和样品的微定位,探针可在样品表面１０ｍｍ×１０ｍｍ区域内定位,重复定位精度小于１００ｎｍ,在高度方向,探针可 顺利地进入样品表面１０ｎｍ区域内。     

轻敲式扫描探针显微镜

介绍了扫描探针显微镜的发展与分类，对原子力显微镜的三种工作模式的优劣作了比较；重点叙述了轻敲式原子力显微镜的工作原理；引出了轻敲式原子力显微镜应用的一种新技术－相位成像技术，最后简单介绍了由北京市中科机电设备公司于2001年9月推出的Nspm-6800型扫描探针显微镜。     

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     

压电微音叉扫描探针显微镜测头研究

压电微音叉具有良好的谐振特性，并易于实现其振动的检测。利用这些特性，与钨探针结合，构成了一种新型的表面轮廓扫描测头。该新型测头与X-Y压电工作台结合，采用与TM-AFM相同的工作原理，构成了扫描探针显微镜。介绍了压电微音叉扫描测头的构成、工作原理及主要特性，给出了所构成的扫描探针显微镜测量系统。通过实验及其结果，证明了新型测头具有高垂直分辨率、低破坏力等优点。除此之外，由于采用了有效长度大的钨探针，使大台阶微观表面的测量成为可能。     

扫描探针显微镜与分析测量仪器的组合应用

简要介绍了扫描探针显微镜与光学显微镜、扫描电子显微镜、表面分析仪器、表面增强RAMAN光谱仪、傅立叶变换红外反射吸收光谱仪、飞行时间质谱仪和带干涉仪的位移系统组合应用的动态     

扫描探针显微镜的进展

扫描探针显微镜（SPMs）经过近30年的发展，已经应用到科学研究的各个方面。为适应不同研究的需要，扫描探针显微镜本身的发展也非常迅速。如其中原子力显微镜（AFM）从发明初期的单一的接触工作模式发展到包括可以测量粘弹性的相位模式在内的多种工作模式，同时通用型方面也高度发展，已经形成了一个庞大的高度自动化的扫描探针显微镜的家族。在这个家族中，严格环境控制的扫描探针显微镜的出现，很好的解决了各种务件下对样品的原位观察，环控化扫描探针显微镜的发展已经引起了人们的足够重视，必将成为扫描探针显微镜发展的一个重要方向。新近出现的各种显微镜集成的扫描探针显微镜系列是这个家族中的新成员，这个成员可以同时完成大范围、高分辨和精确定位等各种研究，必将在半导体制造厂的异物检查、金属和绝缘体等表面测定以及生物大分子研究等领域发挥重要作用。扫描探针显微镜的发明和发展促进了一门新兴的高科技——一纳米科学技术的诞生，宣告一个科枝新纪元，纳米科技时代已经来临。     

基于聚偏氟乙烯的扫描探针显微镜系统

采用聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜和压电陶瓷(PZT),并结合由电化学研磨得到的钨探针,研制了一种具有对称结构的新型轻敲模式扫描测头。在该测头中,PVDF压电薄膜作为振动梁,其下方中间位置固定有钨探针,在PZT的驱动下,PVDF和探针处于谐振振动状态,同时,PVDF作为微力传感器检测探针顶端原子与试样表面原子间的作用力。所构建测头结合三维纳米定位台、控制程序等构成了新型扫描探针显微镜系统。介绍了测头的构成、工作原理、特性以及SPM系统的整体结构、测量原理、三维工作台的定位控制、信号处理过程和整系统特性测试,并以一维标准光栅为试样进行三维图像扫描,证明了该新型扫描探针显微镜系统的可行性和有效性。     

开放式多功能扫描探针显微镜系统

开放式多功能扫描探针显微镜、集成扫描隧道显微镜、原子力显微镜、横向力显微镜和静电力显微镜．具有接触、半接触和非接触工作模式，可进行作用力、电流、电位、光能量等参数的高度局域综合测量,具有极高的开放性和可扩展性，支持用户进行二次开发。     

一种基于剪切力的距离控制方法在扫描近场光学显微镜中的应用

介绍了扫描近场光学显微镜中基于剪切力的样品、探针间距离控制的方法。当受振动激励的光纤探针由远处逐渐接近样品表面时,样品与针尖间的剪切力使针尖的振动振幅减小,通过检测探针振幅的变化从而控制针尖与样品间的距离。此种方法可以方便地将光纤探针导入工作区域内并在扫描过程中保持适当的高度。我们测量了探针系统的幅频特性和力曲线,并用该方法获得4μm×4μm的范围内光盘表面的形貌信息。     

基于原子力显微的多模式扫描探针显微镜

扫描探针显微镜是目前世界上分辨率最高的显微镜之一,也是纳米技术研究的主要工具。本文在分析原子力显微镜工作原理的基础上,探讨多模式扫描探针显微镜的相关功能,并对扫描探针显微镜的发展前景进行展望。     

用象散法测试原子力显微镜力传感器的固有频率

原子力显微镜已成为人们观测和研究物体微观世界的强有力的工具.由悬臂梁与探针集成的力传感器是原子力显微镜的一个关键部件,而固有频率是其一个主要技术参数.本文介绍了一种采用光学象散原理测试原子力显微镜的力传感器固有频率测试系统的原理、组成和测试方法.     

实现变温扫描的扫描探针显微镜的发展与应用

将实现微尺度温度测量的技术按其温度控制方式分为两类,即控制探针的温度和控制样品的温度,所对应的仪器为扫描热显微镜和各类可直接应用于普通扫描探针显微镜的变温样品台,分别介绍其结构、工作原理及应用情况,分析了这两类具有不同控温方式的仪器的区别,并进一步讨论了目前在扫描探针显微镜变温辅助设备中仍然存在的问题以及实现变温扫描的扫描探针显微镜的发展前景.     

用于并行SPM的图像合成技术研究

介绍一种针对并行扫描探针显微镜系统的图像合成算法。利用单探针原子力显微镜(AFM)系统模拟多探针扫描探针显微镜(SPM)并行扫描的图像特征。在图像处理上,将中值滤波器及各种边缘检测算法与成像系统集成在一起,以提高成像质量;同时,依靠原理简单并易于实现的标准化协方差相关法实现相邻探针扫描图像的拼接,采用加权合成算法进行图像的自然融合。实验证明,该算法高效、高精度,合成后的图像与原图相似度达到96%,能够满足并行SPM系统的成像要求。     

扫描离子电导显微镜技术及其在纳米生物学研究中的应用

扫描探针显微镜技术的出现开辟生命科学研究的新纪元并逐步发展成为在纳米尺度研究细胞结构与功能的一类新型的显微镜技术。扫描离子电导显微镜技术就是新近发展起来的这一扫描探针显微镜技术家族中的一员,可被用来在生理条件下、高分辨率及非接触地研究活细胞的表面形貌,从而帮助人们深入研究细胞微观结构与功能的关系。本文简要介绍扫描离子电导显微镜技术的基本原理,并结合国外研究现状综述该技术在纳米生物学研究中的应用。