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。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粗糙度、纳米尺寸、表面形貌观测方面的应用和存在的问题。     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜，原子力显微镜结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

激光检测原子力显微镜的改进——振荡工作模式

针对一些特殊材料表面形貌的检测需要 ,在原有国产商用激光检测原子力显微镜的基础上 ,设计研制了适用性更广、功能更强的原子显微镜。在不提高驱动电压的前提下 ,采用改进的扫描管 ,将扫描范围从 15μm× 15μm提高到了 50 μm× 50 μm ;改进了原有的微探针扫描模式 ,在探针上施加一驱动的简谐振荡信号 ,使探针发生振荡。由于存在着表面的力梯度 ,当样品与探针距离发生振荡变化时 ,针尖振荡的振幅、频率和位相都会随之改变。用电子信号反馈电路探测此变化 ,就能得到样品表面形貌的信息     

疲劳起始区扫描隧道显微镜观察

利用扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）结合扫描电镜对铝合金疲劳断裂源区进行试探性观察，获得了清晰的形貌象和三维图象，并对实验条件进行了初步分析讨论。     

激光检测原子力显微镜的改进——振荡工作模式

针对一些特殊材料表面形貌的检测需要,在原有国产商用激光检测原子力显微的基础上,设计研制了适用性更广、功能更强的原子显微镜,在不提高驱动电压的前提下,采用改进的扫描管,将扫描范围从１５μｍ×１５μｍ提高到了５０μｍ×５０μｍ;改进了原有的微探针扫描模式,在探针施加一驱动的简谐振荡信号,使探针发生振荡。由于存在着表面的力梯度,,当样品距离发生振荡变化时,针尖振荡的振幅、频率和位相都会随之改变。用电子信     

STM及AFM在材料断裂与疲劳研究中的应用

扫描隧道显微镜（ＳＥＭ）和原子力显微镜（ＡＦＭ）具有原子级的极高分辨率,可在纳米尺度上获得实空间的表面微观三维菜貌,且可定量表征,因此可用来研究材料断裂与疲劳的微观机理。简要介绍ＳＴＭ和ＡＦＭ在该领域的应用及所取得的若干进展。     

水化膜对原子力显微镜扫描图像的影响

原子力显微镜(AFM)有接触和轻敲两种工作方式,可以在气相和液相下工作.在液相工作状态下,浸没于水中的探针和样品表面会形成一层水化膜.在探针和样品表面形成的水化膜是否会对扫描图像产生影响以及产生何种影响是一个值得研究的问题.本文用原子力显微镜对1μm标准校正光栅在空气和水两种媒质中进行了图像扫描,扫描分别采用接触和轻敲两种工作方式.扫描图像显示,在液相工作环境中,水化膜在探针和样品表面的形成将严重影响轻敲工作方式所形成的图像,而接触方式的扫描图像基本不受影响.     

巴基葱及其电学特性研究

利用直流弧光放电法制备了巴基葱,高分辨透射电子显微镜分析表明这种巴基葱为空心椭球形,由11层富勒烯组成。利用超高真空原子力显微镜和扫描隧道显微镜研究了巴基葱在高定向石墨基底上的行为和电学特性。巴基葱的扫描隧道谱结果表明,巴基葱的电学特性介于石墨和单层富勒烯之间。     

扫描探针显微术在GaAs等半导体研究中的应用

扫描探针显微术（ＳＰＭ）是８０年代初发展起来的一类新型表面研究技术。由于其分辨率高、蝗操作和可扩展性,扫描探针显微术越来越受到人们的重视。１９８６年Ｇ．宾尼希（Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ）和Ｈ．罗雷尔（Ｈ．Ｒｏｈｒｅｒ）为此获得了诺贝尔物理学奖。本文中我们详细阐述扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）、原子力显微镜（ＡＦＭ）、扫描电容是微镜（ＳＯＭ）、扫描热显微镜（ＳＴｈＭ）等几种扫描探针显微术的工作原理,也描述队们在探     

扫描隧道显微镜在材料分析中的应用

主要介绍了扫描隧道显微镜在材料的相变过程、材料表面腐蚀过程、纳米材料的组织结构等表面分析中的应用，并具体列举了扫描隧道显微镜在高分子材料聚集态结构分析中的几个实际应用例子。     

场离子-扫描隧道显微镜

由IBM的Binnig和Rohrer发明的扫描隧道显微镜STM是基于与原先的各种表面研究手段完全不同的原理,能直接观察一个个表面原子并能测出每个原子位置上的电子状态的划时代的表面研究装置。STM之所以引起表面科学工作者的注目主要原因是由于它能在极高的空间分辨率(dX/Y～0.1nm,dz～0.01nm)下直接观察表面的原子结构。而且,它不一定需要超高真空条件,而可以在大气或溶液等环境中操作。这是以往任何一种表面研究手段不可能做到的。然而,即使如此,STM也暴露出它的弱点,如操作特性的不稳定性以及操作过程中原子分辨能力的不可控性。很显然主要原因是扫描探针的尖端曲率半径及其稳定性。为了在STM实验中随时监测其扫描探针尖端的原子排列状况,Kuk及Sakurai等人先后设计研制了一种将场离子显微镜FIM和STM组合在一起的复合型场离子-扫描隧道显微境FI-STM。使用这种仪器可以确保在极高的原子分辨的情况下从事STM研究。下面将就FIM的原理、STM的基础、FI-STM的技术细节以及它的应用实例作简单的介绍。     

Materials processing by gas cluster ion beams

This paper discusses the principles and experimental status of gas cluster ion beam (GCIB) processing as a promising surface modification technique for practical industrial applications. Theoretical and experimental characteristics of GCIB processes and of related equipment development are described from the moment of neutral cluster formation, through ionization, acceleration and impact upon a surface. The impact of an accelerated cluster ion upon a target surface imparts very high energy densities into the impact area and produces non-linear effects that are not observed in the impacts of atomic ions. Unique characteristics of GCIB bombardment have been found to offer potential for various industrial applications that cannot be achieved by conventional ion beam processing. Among prospective applications are included shallow ion implantation, high rate sputtering, surface cleaning and smoothing, and low temperature thin film formation. Sputtering effects produced by cluster ion impact are particularly interesting. High sputtering yields and lateral distribution of sputtered atoms cause surface smoothing effects which cannot be achieved with monomer ion beams. Surface smoothing to atomic levels is expected to become the first production use of GCIB.     

One-step, ambient-temperature synthesis of antimony sulfide (Sb2S3) micron-size polycrystals with a spherical morphology

Antimony sulfide microspheres were prepared for the first time via a one-step, ambient-temperature reaction in a non-toxic solvent. The morphology, composition and crystallinity of the product was characterized by SEM, EDX and XRD.     

扫描隧道显微镜轮廓测量数学模型的研究

在量子隧道效应的基础上,建立了适用于增坦表面的扫描隧道显微镜微观轮廓测量的数学模型,并采用傅里叶变换方法对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明,该模型较好地反映了扫描隧道显微镜对样品表面轮廓的测量过程。最后,中还对该模型的适用范围进行了讨论。     

Deposition and STM characterization of luminescent organic molecules on metal substrates

The porphyrin-based molecules including H₂TBPP, ZnTBPP and P_tTBPP as well as the perinone derivatives (PD) molecules were deposited on Au(100), Au(111) and Cu(100) substrates in the form of single molecule, molecular line, submonolayer, monolayer and multilayer. The features of the performed molecular nanostructures were characterized by an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscopy (STM) at room temperature. The observed molecular topographies matched very well with the molecule structures in spite of the fact that the molecular adsorption states were influenced by different metal surface. STM-induced photon emission was generated from the surface of H₂TBPP multilayer structures on Au(100) in tunneling junction when the applied bias exceeds the “turn-on” voltages ∼− 1.6 V or + 1.3 V at 0.5 nA.     

Evaluation and analysis of cutting speed,wire wear ratio,and dimensional deviation of wire electric discharge machining of super alloy Udimet-L605 using support vector machine and grey relational analysis

The current study investigates the behavior of wire electric discharge machining (WEDM) of the super alloy Udimet-L605 by employing sophisticated machine learning approaches.The experimental work was designed on the basis of the Taguchi orthogonal L27 array,considering six explanatory variables and evaluating their influences on the cutting speed,wire wear ratio (WWR),and dimensional deviation (DD).A support vector machine (SVM) algorithm using a normalized poly-kernel and a radial-basis flow kernel is recommended for modeling the wire electric discharge machining process.The grey relational analysis (GRA) approach was utilized to obtain the optimal combination of process variables simultaneously, providing the desirable outcome for the cutting speed, WWR,and DD.Scanning electron microscope and energy dispersive X-ray analyses of the samples were performed for the confirmation of the results.An SVM based on the radial-basis kernel model dominated the normalized polykernel model.The optimal combination of process variables for a mutually desirable outcome for the cutting speed,WWR,and DD was determined as T_on1,T_off2,I_P1, WT3,SV1,and WF3.The pulse-on time is the significant variable influencing the cutting speed,WWR,and DD.The largest percentage of copper (8.66%) was observed at the highest cutting speed setting of the machine compared to 7.05% of copper at the low cutting speed setting of the machine.The full text can be downloaded at https://link.springer.com/article/10.1007/s40436-017-0192-7     

合金相的扫描隧道显微镜研究

详细介绍了用扫描隧道显微镜(STM)观察合金相组织的实验步骤及方法,包括样品的制备方法、侵蚀表面的防氧化,吸附方法,对(?)仪器本身的要求及主要操作方法,并用STM观察了Fe-1.0 C-4.0 Cr-2.0 Si合金等温淬火组织;证实(?)氏体组织有多层次精细结构首次发现贝氏体铁素体亚单元由尺寸更小的超亚单元组成.结果表明,若采用适当的表面防护措施,可实现用STM观察合金相的精细组织结构.     

炭黑分散性质的研究

本文以十二烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、乙醇、氯仿、蒸馏水等做分散剂,分析了炭黑分散时间和温度等影响因素,用扫描探针显微镜DFM模式观察炭黑粒子分散情况。实验结果表明观察炭黑单个粒子用蒸馏水做分散剂最好,随着分散时间的增加,分散效果越来越好,3h最佳,当分散4h之后分散效果趋向稳定。烷基分散剂、醇基分散剂、烷基和醇基复配分散剂的炭黑形貌图比较,可知加入烷基和醇基复配分散剂有利于炭黑分散,但是不利于炭黑粒子的观察。