海马神经元的原子力显微成像

原子力显微镜(AFM)对完整的细胞成像并同时进行微细结构观察尚有一定困难。本实验改进了标本制备的过程．用原子力显微镜对戊二醛固定的海马神经元进行扫描，建立了方便、实用的完整海马神经元自完整胞体至超微结构的原子力显微镜成像技术，并用改进的方法获得了完整海马神经元及其超微结构的清晰的三维成像，并发现了一些其它显微技术所不能发现的微细结构。这些结构包括：①海马神经元胞体的亚细胞部分及这些亚细胞部分所具有的不同功能；②神经突触的完整形态；③损伤细胞膜表面出现的孔洞；④通过神经突触所形成的神经网络结构。     

光学薄膜表面形貌的原子力显微镜观察

采用原子力显微镜（ＡＦＭ）,对常见的氧化物单层膜、增秀膜和高反膜的表面形貌进行了观测,并初步研究了激光预处理对薄膜表面形貌的影响。     

原子力显微镜在金刚石表面微结构分析中的应用

本文报告用原子力显微镜（AFM）测量金刚石精密加工表面的微观结构,获得了用机械抛光法与热化学抛光法得到的表面纳米级形貌。前者呈直线纹理,反映出金刚石磨料的刮削机理,后者表面较平滑,无明显加工纹理,但在磨削方向出现一些蚀坑,反映出碳原子扩散的化学磨削机理。     

化学沉积Ni—Cu—P合金镀层生长过程的原子力显微镜观察

用原子力显微镜（AFM）,对化学沉积Ni-Cu-P合金薄膜的表面形貌进行了观察,对多元化学沉积的机理进行了初步的研究。     

Sensitivity of V-shaped atomic force microscope cantilevers based on a modified couple stress theory

A relationship based on a modified couple stress theory is developed to investigate the flexural sensitivity of a V-shaped cantilever of an atomic force microscope (AFM) taking into account the normal interaction force between the cantilever tip and the sample surface. An approximate solution to the flexural vibration problem is obtained using the Rayleigh-Ritz method. The results show that the sensitivity of the V-shaped AFM cantilever using the modified couple stress theory is smaller than that using the classical beam theory for the lower contact stiffness. However, when the contact stiffness becomes higher, the situation is reversed. Furthermore, as the ratio of cantilever thickness to internal material length scale parameter decreases, the sensitivity of the cantilever decreases.     

AFM电场诱导氧化加工作用的分析

纳米加工技术是纳米器件研究的重要基础条件，纳米氧化结构则是纳米器件的重要组成部分。为了深化对AFM电场诱导氧化加工机理的理解，本文对Si表面的电场诱导氧化作用进行了实验研究，包括探针与样品之间实际电压的监测、不同掺杂Si材料加工门槛电压的分析及探针扫描速率对氧化物高度的影响。实验分析表明，在氧化结构的生成过程中存在的充放电过程是不同加工门槛电压的产生和氧化作用时间与氧化线高度呈非线性关系的重要影响因素。     

基于DSP的高速原子力显微镜系统

传统的以PC机为控制核心的AFM(atomic force microscope)越来越无法满足快速成像的要求,具有先进控制系统的高速AFM正成为国内外的一个研究热点.本文介绍了一种以DSP(digital signal processor)为控制核心的AFM系统.在该系统中,自动进针/退针、扫描电压的产生、A/D采样、D/A输出以及数字闭环反馈控制等任务均在DSP控制下完成;在分辨率为512×512时,可以获得行频55 Hz的扫描速度.实验表明,即便在这样高速扫描的情况下,该系统仍具有良好的成像性能.     

状态激励轻敲模式原子力显微镜的设计与仿真

为轻敲模式原子力显微镜设计了一种激励方式,在带有状态反馈的轻敲模式原子力显微镜基础上,除去原有的外加激励信号而引入一个自动增益控制环节,用于维持状态反馈信号的幅度恒定,并将此信号作为悬臂振动的漱励信号.读激励方式即为状态激励,用于轻跛模式时可称为状态激励轻敲模式原子力显微镜.采用Matlab/Simulink工兵实现了...     

原子力显微镜在高分子物理实验教学中的应用

原子力显微镜主要用来表征样品的表面结构与形貌,操作容易、简便,分辨能力可达到纳米级别,是目前对材料分析与纳米科技研究的重要工具之一.以聚合物的支化结构、聚氨酯的微相分离结构、聚合物的结晶熔融行为和流延法单向拉伸制备高密度聚乙烯微孔膜4个实验为例,将原子力显微镜运用于高分子物理实验教学中,以更好地阐明聚合物结构与性能之间的关系,使学生可以更好地理解相关高分子物理的基本概念和理论,同时使他们分析和解决问题的能力得到提升.     

激光光路跟踪型原子力显微镜研究

提出和发展了一种激光光路跟踪型原子力显微镜(AFM)技术及系统。研制了新型AFM探头,设 计了与XY扫描器联动的跟踪透镜及扫描跟踪光路,实现激光束对微探针(微悬 臂)的XY扫描的实时跟踪;研 究设计了独特的反馈跟踪光路,既可实现微悬臂偏转量的精确检测,又可巧妙地消除因微探 针的Z向反馈运动 造成的干扰噪声。利用研发的AFM系统对多孔氧化铝纳米孔等具有不同横向与 纵向结构尺寸的微纳米样品进行了扫 描成像,得到了理想的实验结果,表明研发的系统具有优良的XY扫描跟踪特性 和Z向反馈跟踪性能。本文研发的 AFM系统原理新颖、方法巧妙、扫描成像性能好和分辨率高,克服了常规样品 扫描型AFM的局限性,能够以 微探针扫描的方式实现不同大小、不同重量的样品的AFM扫描成像,可望在微纳米技术领 域获得广泛应用。     

AFM在团簇物理研究中的应用

在HI-13串列加速器上首次实现了对碳微集团的加速，得到了MeV级的碳微集团束C2-C4。为了比较，也加速了C1。对产生的碳的微集团束进行了测量，并用它们对CR-39塑料核径迹探测器进行了辐照。利用原子力显微镜对C-C4在CR-39中的径迹进行了观测。得到了C1的径迹深度和孔径随能量的变化以及在同一能量下，C1-C4的径迹深度的差别等十分有意义的信息。     

基于隧道电流检测方式的原子力显微镜纳米检测系统设计

原子力显微镜（AFM）是当前进行材料表面微观形貌观察及分析的强有力工具之一。本文主要介绍一种隧道显微镜（STM）检测方式的原子力显微镜纳米检测系统（AFM.IPC-208B）,该AFM系统设计是在STM.IPC-205B系统设计的基础上,采用隧道电流工作方式,将STM与AFM功能组合兼容。文章详细阐述了AFM.IPC-208B系统的设计原理、镜体、扫描控制以及数据采集。新设计的AFM.IPC-208B系统仍具有0.1nm的分辨率,检测范围为0～2mm×2mm,系统操作简易,工作效率高,与原STM.IPC-205B系统兼容,工作性能稳定可靠。     

Macro-scale atomic force microscope: An experimental platform for teaching precision mechatronics

A macro-scale atomic force microscope (macro-AFM) has been designed and used for teaching precision mechatronics. The macro-AFM uses a novel electromagnetic self-sensing self-actuating probe. It operates in frequency-modulation AFM (FM-AFM) mode with intermittent contact. The AFM has an imaging volume of 250 mm × 40 mm × 1 mm with a resolution of about 1 μm at 1 Hz measurement bandwidth. The macro-AFM is simple and relatively inexpensive to build. It is scaled to make motion visible to the eye and is robust for a lab environment, all of which make it an affordable and effective educational tool. The macro-AFM is used in Mechatronics (2.737), a graduate level course at MIT, where in a series of 11 laboratory exercises, the students assembled and programmed the AFM system. This article provides the design and theory used for making and controlling the macro-AFM, as well as experimental results.     

数字解调自激励频率调制原子力显微镜

研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜（FM-AFM）。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑...     

绿茶多糖的扫描电镜制样新方法及原子力显微镜观察

利用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对绿茶多糖及酶解绿茶多糖试样进行显微成像,得到颗粒状或由单个颗粒聚集成的形貌结构。结果表明：改进制样方法的扫描电镜观察结果与原子力显微镜成像基本一致,说明了改进后的扫描电镜制样方法是一种简单有效的方法。实验结果还在一定程度上解释了绿茶多糖经酶解后其微观形态的变化情况。     

磁共振力显微镜

磁共振力显微镜是磁共振成像技术与扫描探针显微术的成功结合,它同时具备了磁共振成像的三雏探测能力与扫描探针显微术的纳米分辨能力.与传统的感应式磁共振信号探测方法相比,磁共振力显微镜的最大优势在于它采用的机械力学磁共振信号探测方法具有极高的信噪比,可以满足单个核自旋探测的要求.自1991年华盛顿大学的Sidles教授首次提...     

低噪声原子力显微镜测量单元设计

为进一步提高大气下非接触式原子力显微镜(NC-AFM)表征样品形貌的分辨率及纵向检测灵敏度,本文提出了一种基于光偏转检测方法的新型非接触式噪声溯源抑制模型及多级隔振的机械振动噪声主动隔振装置.通过多源噪声抑制系统的设计,实现了实验环境下传递到实验装置的高低频振动由69 nm有效的衰减至0.03 nm以下.结合光偏转理论...     

Application of atomic force microscopy to detect edge of mask contaminations that may hinder titanium silicide formation

An atomic force microscope (AFM) was used to study anomalies in the titanium disilicide formation of narrow (0.26 μm) poly lines at the edge of n+ and p+ implant masks; a special test structure was designed both for morphological and electrical evaluations. On poly lines along the borders of the n+ mask, before titanium deposition, the AFM was able to detect some material build-up exactly on the locations where the silicide is severely reduced in thickness or interrupted, as inferred by electrical data and SEM analysis on finished samples. A carbon (or nitrogen) atom knock-on during the arsenic implant was invoked to explain the observed local hindering of the silicide formation.     

电场力显微镜不同探针对表面电荷注入的影响

在电场力显微镜(EFM)下利用不同金属镀层微探针,在微纳米尺度下对聚酰亚胺薄膜的表面电荷生成特性进行研究。采用电场力显微镜导电探针在聚酰亚胺薄膜表面注入电荷,并对微纳米区域产生的电荷进行表征,结果表明不同金属镀层的微探针对聚酰亚胺薄膜上电荷注入效果不同。铂铱合金镀层具有比钴铬合金镀层更高的功函数fm,因此前者在金属-电介质接触中产生更大肖特基势垒,进而降低了电荷的注入程度。该研究为微纳米尺度下探索聚合物绝缘材料表面电荷生成、发展机理提供了一个新的研究方法和途径。     

原子力显微镜相位成像模式的设计及研究

相位成像模式是近几年发展起来的一种原子力显微镜的检测模式,该模式可以提供丰富的样品表面纳米尺度信息,是形貌像的有利补充。本文给出了一种应用原子力显微镜轻敲模式的相位检测电路,结构简单,工作可靠稳定。通过实验获得了一些样品的相位像。