隧道式纳米级轮廓仪的研究

介绍两种结构形式的基于电子隧道效应的纳米级三维轮廓仪。其纵向分辨率可达０．０２ｎｍ，横向分辨率可达０．２ｎｍ，扫描范围分别为４０μｍ×４０μｍ和１４μｍ×１４０μｍ。可直接对φ５０ｍｍ和φ１３０ｍｍ的大尺寸样品表面进行纳米级的超微观形貌检测与分析。文中给出了一些超精表面的超微观形貌测量的结果。     

扫描力显微镜中的点衍射干涉现象及其应用

本文论述了扫描力显微镜中的点衍射干涉现象,论证了硅微探针可以作为后向点衍射板并用于检测微探针变位的光学原理。根据这一原理设计了一种新型灵巧的扫描力显微镜,它具有更好的抗干扰能力,稳定优质的光电信号。理论分析及实测表明,该扫描力显微镜具有０．０１ｍｍ 的纵向分辩率、５ｎｍ 左右的横向分辨率。     

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。     

纳米操作加工过程定位检测问题研究

微纳米操作、加工、检测和控制在各个领域获得广泛的研究和应用,在微纳米层次上进行原位、定位的操作、检测、加工是经常遇到的问题。扫描探针显微镜技术(Scanningprobemicroscope,SPM)提供强有力的工具,人们利用其不同类型的针尖与相应样品表面产生的化学或物理作用达到目的。但扫描探针显微镜针尖同时用于检测、加工和成像,会因为针尖磨损、状态的改变,影响检测信息的准确性、可靠性,直接影响结果的判定。本文提出一种在微操作加工过程的定位检测技术,即操作过程工具和探针承担不同任务,工具负责加工操作,探针用于检测并定位于操作加工位置,进行了实验并分析讨论定位过程相关问题。     

二十一世纪最具代表性技术——微机械

微机械在美国被称为微型电子机械系统（ＭＥＭＳ）,在日本被称为微机器,在欧洲被称为微系统。按外形尺寸特征,微机械可分成 １～１０ ｍｍ的微小型机械、 １μｍ～１ｍｍ的微机械,以及 １ｎｍ～１μｍ的纳米机械。微机械由于具有在狭小空间内进行作业而又不扰乱工作环境和对象的特点,在航空航天、精密仪器、材料、生物医疗等领域有着广泛的应用潜力,并成为纳米技术研究的重要手段,受到世界各国的高度重视,被誉为 ２０世纪大十关键技术之首, ２１世纪最具代表性的技术。 从微机械的加工方法来看,它具有体积小,精度高,重量轻、性…     

基于相位反馈控制的压电微音叉扫描探针显微镜

压电微音叉具有谐振频率稳定、品质因数高和易于实现音叉臂的振动检测等优点。利用微音叉的这些特性,将其与钨探针结合,构成了压电微音叉扫描探针显微镜(SPM)测头,可实现对微观表面的测量。该测头扫描时,压电微音叉的谐振频率被试样表面原子和钨探针尖端原子间的作用力调制。探针的谐振状态通过锁相环路(PLL)实现,微音叉测头与试样间的恒定测力及测头的Z向定位通过相位反馈控制实现。此外,测量系统可同时获得试样表面的微观轮廓图和相位图。     

全自动扫描电子微探针

法国CAMECA公司研制的CAMEB AX SX系列扫描微电子探针是一种高效率的电子探针和扫描电镜的组合仪器,它集合了多年来的所有改进和现代高级电子技术,成为新一代的电子产品。它既可用于微区扫描图象观察,又可对样品表面的微区部     

微透镜阵列的离子束溅射刻蚀研究

利用扫描电子显微镜(SEM)和表面探针测试,分析了采用离子束溅射刻蚀技术制作的石英微透镜阵列器件的表面微观形貌,讨论了引起微透镜表面缺陷的原因及所采取的改善表面形貌的措施,研究了采用不同层次的光致抗蚀剂微透镜图形的固化技术后,经离子束溅射刻蚀制作出的微透镜阵列器件的表面形貌差异,定性给出了表面探针测试的适用范围,此外还介绍了对所制样品所做的几项主要的处理操作。     

原子力显微镜成像技巧的探讨

原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)的一个重要应用是对样品表面的微纳米尺寸特征进行成像,在扫描的过程中,实际成像图是原子力探针和样品共同卷积的结果,所以探针的选择、样品的制备直接决定成像质量。本文总结了探针的弹性系数、曲率半径、悬臂镀层对成像的影响,以及制样、装样时可能存在的问题,因此为获得更准确的成像,需要克服样品可能存在的这些问题,并选择适合的探针对其成像。     

钛合金表面红细胞吸附特性AFM研究

采用原子力显微镜(AFM)观察吸附在钛合金基底上的红细胞表面形貌,研究红细胞、钛合金与探针之间的微摩擦力,对比分析红细胞表面和钛合金表面同探针之间的微摩擦力-距离关系曲线,及红细胞破损前后的探针与红细胞的微摩擦力-距离关系曲线。结果表明:在外力作用下,红细胞不仅细胞表面形貌受影响,而且其黏性增大,摩擦力增大,影响润滑效果;因红细胞表面柔润粗糙,且探针在活细胞表面所测得的微摩擦力为多种微观力的合力,从而使红细胞表面的摩擦力较大。     

微纳米力学测试系统的研制

采用闭环控制微纳压电位移驱动器为核心加载装置,以压电式微力传感器作为测量装置,集成显微光学数字视频监测系统,并编写完整的测量、控制与标定算法软件,研制量程0.1m N-500m N的全自动微纳米力学测试系统。该系统具有被测样品与实验探针的自动定位、可编程自动加载与显微实时监测与记录功能,能够满足小至微米级样品的实验要求,填补现有微纳测试仪器因量程过小或功能不足等问题所导致的空白,预期可应用于微纳机电、微纳米材料、生物医学工程等领域。     

纳结构的连续激光复合微纳探针刻划加工

为了加工形貌稳定且尺寸尽可能小的纳结构,建立了一套连续激光复合微纳探针的加工系统,并研究了光纤探针导光的连续激光辐照微纳探针的近场增强效应以及该系统的加工性能。首先,根据表面等离子体激元理论仿真分析了激光辐照原子力显微镜(AFM)探针的近场增强因子,并研究了微纳探针的针尖温度场和针尖热膨胀。接着,搭建了基于光纤探针导光的连续激光复合微纳探针的纳结构加工系统。最后,对聚乙烯片状材料样品进行了纳结构加工。结果显示:加工得到的纳米点尺度为200nm左右;纳米线的尺度为30~40nm。结果表明:光纤探针导光连续激光复合微纳探针系统避免了复杂的空间光路结构,是一种成本低廉,结构简单的系统,能够实现纳结构的加工。     

微悬臂梁的平衡和稳定性研究

对原子力显微镜(AFM)在接触和非接触工作模式下的平衡状态和稳定性进行了研究,分析研究了微悬臂梁的长度以及探针与被测样品表面之间的距离对平衡位置的影响,获得了平衡位置与悬臂梁的长度以及与被测表面之间的规律,该结论为微悬臂的设计和改进提供了理论指导。     

光谱范围从 365 至 12000nm 的高精度光电自动折射仪

介绍了由作者研制的光谱范围从３６５至１２０００ｎｍ的高精度光电自动折射仪的测量原理、主要误差源和仪器组成。用该仪器对包括红外材料锗在内的多种样品进行了测量,在小于２６００ｎｍ和大于２６００ｎｍ的波长范围内分别获得了优于±３×１０－６和±５×１０－５的折射率测量精度。     

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。     

基于图像聚焦定位的AFM自动逼近方法研究

原子力显微镜(AFM)是纳米科学技术领域中的常用工具。AFM扫描成像前需要手动或半自动操作步骤实现探针与样品逼近过程,自动化程度低、操作繁琐,探针容易受损。由此,提出了一种粗精结合的分段式自动定位方法。在粗定位阶段,采用自动聚焦定位方法,提出了一种最强边缘拉普拉斯算子均值算法,具有很强的抗噪性能,可以适应AFM长行程、不同纹理样品自动聚焦,以确定探针和样品的相对位置;精定位阶段,采用精确力反馈控制方法,当样品和探针作用力超过设定值时,探针在Z向纳米平台的带动下能够自动回退,使针尖得到有效保护。通过这两种方法的有效技术融合,可以实现探针-样品逼近过程的自动化操作,提高AFM的易用性和使用效率。     

脉冲多通道快速分光显微色度仪

本文开发了一种用于颜色产品微面积精细颜色测量、采用脉冲氙灯光源、光纤环形照明、全息平场凹面光栅型脉冲多通道快速分光显微色度仪。该仪器结构简单、色分辩率高、色品坐标精度为０．００２、最小分辨线视场为０．０１ｍｍ，测量光谱范围为可见区、光谱分辨率为１０ｎｍ、测量时间间隔短、能进行较暗物体和荧光物体的微面积精细颜色测量，并能给出各种标准照明体和各种色度系统下的色度参数     

配置程控样品台的原子力显微镜重定位成像方法

原子力显微镜(Atomic Force Microscopy)已成为在纳米尺度对样品进行观察和操纵的重要工具。基于原子力显微镜观测的重定位技术提供一种微观区域内对样品处理前后原位对比观测的方法。本文利用坐标实时显示的程控高精度样品台系统,联合使用表面双标记定位法,建立一种新的重定位方法,方便、高效地实现样品重定位AFM成像。     

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.     

锅炉汽包翻边接管结构的补强分析

１前言天津市某发电厂３＃炉汽包集中降水管采用翻边接管结构。近期检查时在全部六条降水管接头内壁高压区域内（翻边接管沿汽包轴向两侧）发现大量断续、密集的表面裂纹,单条裂纹最长约为３０ｍｍ,最深为６．５ｍｍ。裂纹分布沿经向长约２５０ｍｍ,沿环向约１６０ｍｍ...