扫描探针显微镜

摘要： 一、2022年全国电子显微学学术年会征文通知2022年全国电子显微学学术年会将于10月中下旬或11月初(视疫情防控而定)在海南省海口市举行。大会的学术交流内容包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、低温电子显微镜、扫描探针显微镜(STM、AFM等)和激光共聚焦显微镜等显微分析仪器在物理学、材料科学、纳米科技、生命科学、结构生物学、化学化工、环境科学、建筑和地学等领域中的基础和应用研究成果;显微学相关仪器的理论、技术和实验方法的发展与改进;电镜及其它显微学仪器的使用、改进与维修经验的交流,大型仪器共享平台的管理经验等。会议还将邀请相关仪器设备的厂商做电镜和其他仪器的最新发展介绍及产品展示。第十三届中国电子显微摄影大赛将同期举办(显微大赛投稿请务必在9月15日前发送至dzxwxb@126.com,便于整理同时抄送dzxwxb_cps@163.com)。

摘要： 微纳米尺度下的应力/应变测量方法是实验力学研究的重要方向之一.现有的许多研究忽略了待测试件表面的散斑图质量、系统随机误差、计算流程等因素对最终的应变场测量精度的影响.围绕基于扫描探针显微镜的数据图像相关技术实现过程,提出科学的评估准则、优化位移场计算方法.实验结果表明,所提出的应变场计算方法在精度控制方面的性能得到显著提升.

摘要： 微纳米尺度下的应力/应变测量方法是实验力学研究的重要方向之一。现有的许多研究忽略了待测试件表面的散斑图质量、系统随机误差、计算流程等因素对最终的应变场测量精度的影响。围绕基于扫描探针显微镜的数据图像相关技术实现过程,提出科学的评估准则、优化位移场计算方法。实验结果表明,所提出的应变场计算方法在精度控制方面的性能得到显著提升。

摘要： 造纸化学品研发过程中,理解其在纸张中发挥作用的机理非常重要。该文介绍了日本造纸化学品生产商所采用的可揭示化学品在纸张纤维上的吸附和分布状态的扫描探针显微镜技术及其在新型聚丙烯酰胺(PAM)干强剂开发中的应用。

摘要： 扫描探针显微镜主要应用于微电子技术、生物技术、信息技术和纳米技术等各种尖端科学领域,是纳米科技发展的共性关键技术,其位移测量精度是重要的计量参数,因而对其进行校准,保证其测量值准确可靠尤为重要.本文利用量值可溯源至中国计量科学研究院的二维纳米线间隔样板和纳米级台阶样板建立了扫描探针显微镜校准装置,实现对扫描探针显微镜X轴、Y轴、Z轴位移测量误差的校准,并对校准结果进行了不确定度评定.

摘要： 扫描探针显微镜(SPM)是微纳结构三维测量中的一项重要技术.然而,在测量过程中台阶或沟槽样品的边缘附近会出现不准确的轮廓,这就造成了深度测量的精度损失.为了避免深度测量的精度损失,分别建立了机械探针和光学探针的两个分析模型,描述了不准确轮廓、样品深度和探针形状之间的耦合关系;在此基础上,提出了一种具有良好精度的深度测量标定方法.与现有的国际深度测量标准(W/3规则)进行比较,该方法提供了一个明确的边界来确定测量结果是否有效;此外,它还可以指导用户在执行测量之前选择适当的探针.%Scanning probe microscopy (SPM) is an essential technology for three-dimensional measurement of nano/microstructure.However,there are uncertain profiles near step or groove sample edges,which bring about accuracy loss of depth measurement.In order to avoid the accuracy loss of depth measurement,two analytical models for mechanical probes and optical probes were established respectively,the coupling relationships among uncertain profiles,depth of samples,and shape of probes were depicted.Based on the above models,a calibration method for depth measurement with a promising accuracy was proposed.Compared with the existing international standard for depth measurement (W/3 rule),the proposed method provides a clear boundary to determine if the measurement results are valid.Furthermore,it can also guide the user to select the appropriate probe before performing measurements.

摘要： 一、2019年全国电子显微学会议通知2019年全国电子显微学学术年会将于10月15-19日在合肥举行。大会的学术交流内容包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、低温电子显微镜、扫描探针显微镜(STM、AFM等)和激光共聚焦显微镜等显微分析仪器在物理学、材料科学、纳米科技、生命科学、结构生物学、化学化工、环境科学、建筑和地学等领域中的基础和应用研究成果;显微学相关仪器的理论、技术和实验方法的发展与改进;电镜及其它显微学仪器的使用、改进与维修经验的交流等。

摘要： 一、2019年全国电子显微学会议通知2019年全国电子显微学学术年会将于10月15-19日在合肥举行.大会的学术交流内容包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、低温电子显微镜、扫描探针显微镜(STM、AFM等)和激光共聚焦显微镜等显微分析仪器在物理学、材料科学、纳米科技、生命科学、结构生物学、化学化工、环境科学、建筑和地学等领域中的基础和应用研究成果;显微学相关仪器的理论、技术和实验方法的发展与改进;电镜及其它显微学仪器的使用、改进与维修经验的交流等。

摘要： The purpose of this article is to reduce the barrier of developing a house-made scanning probe microscope (SPM). Here in this paper,we cover all the details of programming an SPM controller with LabVIEW.The main controller has three major sequential portions.They are system initialization portion,scan control and image display portion and system shutdown portion.The most complicated and essential part of the main controller is the scan control and image display portion,which is achieved with various parallel tasks.These tasks are scan area and image size adjusting module,Y-axis scan control module,X-axis scan and image transferring module,parameters readjusting module,emergency shutdown module,etc.A NI7831R FPGA board is used to output the control signals and utilize the Z-axis real-time feedback controls.The system emergency shutdown is also carried out by the FPGA module.Receiving the shutdown command from the main controller,the FPGA board will move the probe to its XYZ zero position,turn off all the high voltage control signals and also eliminate the possible oscillations in the system.Finally,how to operate the controller is also briefly introduced.That messy wires fly back and forth is the main drawback of LabVIEW programming.Especially when the program is complicated,this problem becomes more serious.We use a real example to show how to achieve complex functionalities with structural programming and parallel multi-task programming.The actual code showed in this paper is clear,intuitive and simple.Following the examples showed in this paper,readers are able to develop simple LabVIEW programs to achieve complex functionalities.%本文的主要目的是通过具体示例的详细讲解,来降低自制扫描探针显微镜的门槛.本文用简约易懂的 LabVIEW编程实现了复杂的扫描探针显微镜的控制与图像处理的功能.本控制程序由三大模块用顺序结构完成.它们分别是设备初始化模块、扫描控制与显像模块和设备安全关机模块.控制程序中最复杂、最关键的扫描控制与显像模块采用完全并行处理的方式实现.这种模块化设计,使主控程序简单明了;既方便修改又方便维护.并行处理模块主要有扫描区域调整与像素调整模块、Y方向扫描控制模块、X方向扫描控制与图像传输模块、扫描过程中参数再调整模块、扫描中断与紧急停机模块等组成.FPGA模块的主要功能是完成控制信号的输出与Z方向的实时反馈控制,在主控程序发出紧急停机命令时,FPGA 模块将消除系统可能的振荡,把扫描探针恢复到初始位置以及关闭高压控制信号等等.文章最后,介绍了如何使用该控制器.杂乱无章、横七竖八的连线是 LabVIEW编程中的最大的诟病.当程序复杂时,这一问题更加严重.本文向读者展示了用 LabVIEW实现完全结构化与并行编程的方法;读者可以按照本文描述的编程技巧,用简单、易懂、易维护的模块化程序实现复杂的虚拟仪器应用.

摘要： 本文介绍发展了一种扫描探针显微镜(SPM)与扫面电子显微镜(SEM)联合测试系统,将SPM集成到SEM样品室内,两种仪器有机的结合,实现了仪器功能互补.本文重点介绍了该系统基于SPM微悬臂梁探针的原位三点弯曲和纳米压痕纳米力学测试方法和技术,该系统成为针对单体纳米材料定量力学性能原位测试与表征,以及纳米力学性能与微观结构相关性研究与表征的综合实验平台.

摘要： 扫描探针显微镜(SPM)是固体物体表面结构分析的重要手段．采用Visual Basic结合C语言编写动态链接库的方式设计了SPM图像处理的通用软件包．该软件包括SPM图像的显示、漂移校正、畸变校正、剖面线分析、傅里叶变换分析等，有效消除外界环境和仪器自身对SPM图像的干扰，丰富了SPM图的信息，并克服商品化仪器软件通用性差的缺点．

摘要： 本文利用溶剂法制备碳纳米管及炭黑与天然橡胶的结合胶，制备出高质量碳纳米管及炭黑结合胶后用扫描探针显微镜对结合胶的微观形貌进行研究，得到了清晰的结构，碳纳米管结合胶的结构为天然胶分子在定向紧密排列的碳纳米管的两侧沿着纳米管的表面与碳纳米管结合从而橡胶分子形成环状的闭合结构，随着纳米管管径的增大，结合胶的结构趋向于炭黑结合胶的结构；炭黑结合胶的结构为橡胶分子沿着炭黑粒子或聚集体的表面与炭黑结合，可推断出炭黑结合胶由三相结构组成。结合胶的制备：橡胶/甲苯溶液的浓度0.02g/ml，橡胶和碳纳米管的比例是4：1，反应时间为7小时。

摘要： 通过扫描探针显微镜在腐蚀形貌、膜层、孔蚀、缓蚀剂等方面的应用实例，表明扫描探针显徽镜在腐蚀领域的研究应用具有非常广阔的前景。

摘要： 炭黑的表面特征是其补强性能的三大因素之一，一般系用氮吸附、吸油值等表征，但新开发的高结构炭黑定伸拉力，湿地抓力，滚动阻力等性能同时得到改善，这是传统经典理论无法解释的，必须要寻找新的参数来表征，本文利用扫描探针显微镜（SPM ）的DFM 模式对炭黑表面形貌进行观察，得到炭黑表面形貌图，用分形的方法进行表面分形，分形采用了盒子法和小岛法，计算相应的炭黑粒子面积和周长得出炭黑粒子表面的分形维数。结果表明：炭黑单个粒子的分数维在1~1.1 之间，炭黑聚集体的分维数在1.5~1.6 之间，这与国家标准检测炭黑中的吸油值具有相关性。在一定程度上，可有效地反映炭黑粒子的表面性质，为炭黑在微观方面的观察提供了一个新的表征方式。

摘要： 近年来，扫描探针声显微镜(SPAM)作为一种新的成像技术已经在很多应用领域被关注。SPAM的试样振动模式是一种将声学激励系统集成于扫描探针显微镜(SPM)的试样下面的成像技术。本文将建立探针-试样系统的集中参量模型，通过Multisim软件对该模型的等效电路进行频率特征曲线的仿真计算。频率特征曲线的获得将有助于指导及分析实验，从而提高SPAM的成像效果。

摘要： 介绍了纳米计量溯源到国际基本单位制(SI)的传递过程。回顾了国内外计量型扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope，SPM)的工作原理及其溯源性。论述了目前主要纳米计量参数、溯源用标准样本的研究概况。

摘要： 利用扫描探针显微镜SPM中的DFM功能,对几种中国名优白酒的微观形貌形态进行扫描分析。对白酒经风干后的胶粘态进行DFM分析后发现有大小不一的类圆形胶体颗粒。不同浓度的白酒以及不同品种的白酒平均颗粒不同。并对白酒胶体颗粒进行三维形帽分析。发现胶体颗粒间距分布比较均匀,无针状凸起,属于典型胶体颗粒形貌。最后通过平均粒径解析软件对白酒胶体颗粒进行了粒径统计,分别得到了不同品种白酒的胶体粒径分布范围。

摘要： 构造了基于扫描隧道显微镜(STM)电加工装置的针尖-样品模型,利用有限元方法计算获得了加工过程中,不同针尖几何模型下,样品表面和针尖-样品间隙间的电场强度分布;且基于电击穿时的电场强阈值,预测了在纳米尺度间隙下STM电加工过程中相应的刻蚀结果.通过对导电石墨样品表面进行纳米电加工试验,观察到由于针尖顶端的几何差异,加工形成了不同深径比的刻蚀坑,并通过实验确定了最佳加工状态下的针尖曲率半径值,与有限元预测结果相一致,实验结果有效地验证了有限元计算和预测的结果.

摘要： 构造了基于扫描隧道显微镜(STM)电加工装置的针尖-样品模型,利用有限元方法计算获得了加工过程中,不同针尖几何模型下,样品表面和针尖-样品间隙间的电场强度分布;且基于电击穿时的电场强阈值,预测了在纳米尺度间隙下STM电加工过程中相应的刻蚀结果.通过对导电石墨样品表面进行纳米电加工试验,观察到由于针尖顶端的几何差异,加工形成了不同深径比的刻蚀坑,并通过实验确定了最佳加工状态下的针尖曲率半径值,与有限元预测结果相一致,实验结果有效地验证了有限元计算和预测的结果.

摘要： 悬臂(2)的顶端部具有探针(7)。光学系统(80)向悬臂(2)照射激光，检测被悬臂(2)反射的激光。测量部(14)基于根据由光学系统(80)检测到的激光的位置的变化而获得的悬臂(2)的位移，来测量试样(9)的特性。激光调整部(20)在调整激光的光轴时使激光的光斑直径大于测量试样(8)的特性时的光斑直径。摄影部(10)在调整激光的光轴时拍摄包括探针(7)的位置的范围。显示部(12)显示所拍摄到的图像。

摘要： 本发明提供一种扫描型探针显微镜以及扫描型探针显微镜的位置调整方法。悬臂在前端部具有探针。照射部向悬臂照射激光。检测部包括用于接收由悬臂反射的激光的受光面，检测受光面上的激光的光斑。驱动部调整检测部的位置。激光调整部调整向悬臂照射的激光。如果在测定试样的特性时悬臂发生了位移的情况下，将激光的光斑在受光面上位移的方向设为第一方向，将在受光面上与第一方向正交的方向设为第二方向，则激光调整部调整激光，使得在调整检测部的位置时的激光的光斑在第二方向上的长度比在测定试样的特性时的激光的光斑在第一方向上的长度长。

摘要： 本发明涉及一种利用扫描探针显微镜或SPM(10)来扫描材料(50)的表面(52)的方法，SPM具有构造为表现出不同的弹簧行为(C，Ck)的悬臂传感器(100)，该方法包括：-在接触模式下操作SPM，由此在材料表面上扫描该扫描器并且通过由材料表面导致的该传感器的偏转激发该传感器的第一弹簧行为(C)(例如，其屈曲的基本模式)；以及-以悬臂传感器的第二弹簧行为(Ck)的谐振频率利用激发装置激发该传感器的第二弹簧行为(Ck)(例如，一种或多种更高阶谐振模式)，以调节该传感器和材料表面的相互作用并由此减小材料表面的磨损。

摘要： 本发明涉及扫描探针显微镜和扫描探针显微镜的光轴调整方法。提供能够使用配置于扫描探针显微镜的物镜来自动地进行光杠杆的光轴调整的扫描探针显微镜和其光轴调整方法。是一种扫描探针显微镜（100），所述扫描探针显微镜（100）具备：悬臂支承部（11），以规定的安装角（θ）安装悬臂（4）；移动机构（21），对悬臂的位置进行调整；光源部（1），照射检测光（L0）；检测部（6），对检测光（L1）进行检测来对悬臂的移位进行检测；以及物镜（17），对悬臂的附近进行观察或拍摄，所述扫描探针显微镜（100）还具备控制单元（40），对使用物镜拍摄的检测光的光斑光的光斑位置（G1）进行检测，接着，对使用物镜拍摄的悬臂的位置（G2）进行检测，基于光斑位置、悬臂的位置、检测光（L0）的入射角（Φ）、以及安装角，对移动机构进行控制，以使在将悬臂安装于悬臂支承部时在反射面反射检测光。

摘要： 本发明涉及一种使用离子束制造扫描探针显微镜(SPM)的方法以及由其制造的纳米针探针，该离子束优选为聚焦的离子束。更具体而言，本发明涉及一种制造SPM纳米针探针的方法和由其制造的SPM纳米针探针，该探针能够容易地调整，以使附着于SPM纳米针探针尖端上的纳米针具有期望的指向，且该探针能够容易被准直，使附着于SPM纳米针探针尖端上的纳米针沿着期望的指向。而且，本发明涉及一种使用离子束制造临界尺寸SPM(CD－SPM)纳米针探针的方法和由其制造的CD－SPM，该探针能够精确地扫描纳米尺度的样品物体的侧壁，该离子束优选为聚焦的离子束。更具体而言，本发明涉及一种制造CD－SPM纳米针探针的方法和由其制造的CD－SPM纳米针探针，该探针能够通过将附着于SPM纳米针探针尖端上的纳米针末端的一部分向着并非附着于SPM纳米针探针尖端上的纳米针所延伸出去的初始方向的特定方向弯曲特定角度，来精确地扫描纳米尺度的样品物体的侧壁。一种使用离子束制造扫描探针显微镜(SPM)纳米针探针的方法，包括：定位所述探针，使得其上附着有所述纳米针的所述探针的尖端面向辐照所述离子束的方向；以及通过向其上附着有所述纳米针的所述探针的尖端辐照所述离子束利用所述离子束平行地排列附着于所述探针的所述尖端上的所述纳米针。一种使用离子束制造临界尺寸扫描探针显微镜(CD－SPM)纳米针探针的方法，包括：使用掩模屏蔽附着于所述探针的尖端上的所述纳米针的特定部分；以及通过在暴露于所述掩模之外的所述纳米针的部分上辐照所述离子束来沿着所述辐照的离子束的方向弯曲暴露于所述掩模之外的所述纳米针的所述部分，以排列所述纳米针的所述部分。

摘要： 本发明涉及测量装置、扫描探针显微镜和对测量样品进行测试的方法。用于扫描探针显微镜的测量装置具有：样品容纳部，其设置成用于容纳要测试的测量样品；测量探针，其设置在探针支架上并且具有探针尖，该测量样品能够利用所述探针尖进行测量；移位装置，其设置成，为了测量所述测量样品使测量探针和样品容纳部相对于彼此运动，使得测量探针为了测量所述测量样品而相对于测量样品在至少一个空间方向上实施扫描运动；控制装置，其与移位装置连接并控制测量探针与样品容纳部之间的相对运动；以及传感器装置，其设置成，检测测量探针和/或样品容纳部的实际运动的运动测量信号并将所述运动测量信号发送给控制装置。

摘要： 提供了扫描探针显微镜的测量装置和利用扫描探针显微镜对测量样品进行扫描探针显微测试的方法。测量装置具有：容纳要测试的测量样品的样品容纳部；设置在探针支架上且具有探针尖的测量探针，探头尖能测量测量样品；对测量样品进行测量使测量探针和样品容纳部沿至少一个空间方向实施扫描运动的移位装置；与移位装置连接并控制测量探针和样品容纳部之间相对运动的控制装置；和传感器装置，对测量探针的运动和/或样品容纳部的运动以绝对测量的方式检测运动测量信号并将运动测量信号发送给控制装置，在测量探针与样品容纳部之间发生相对运动时实施测量探针和/或样品容纳部的运动。控制装置根据运动测量信号控制测量探针与样品容纳部之间的相对运动。

摘要： 本发明提供扫描探针显微镜的探针，所述探针具有近位端和远位尖端部，该远位尖端部具有朝向固定的样品的尖端面，其中在至少尖端面上叠加有一个单分子层，在该尖端面上的最外层的单分子层中或最外层的单分子层上，放置有具有化学传感器功能或催化功能的分子。本发明还提供扫描探针显微镜的探针，所述探针具有含有导电性聚合物的被覆层，该被覆层中含有选自无机催化剂和有机催化剂的催化剂。本发明还提供具有上述探针的扫描探针显微镜，以及使用这种扫描探针显微镜的分子加工法。

摘要： 本发明提供一种扫描探针显微镜以及扫描探针显微镜的光轴调整方法，防止激光的漫反射对扫描探针显微镜的激光的光轴调整的处理造成不好的影响。在基于摄像部拍摄到的图像确定出的激光的光斑的位置在使激光进行了移动的情况下预测出的方向上进行了移动的情况下，扫描探针显微镜的控制装置将确定出的光斑的位置作为初始位置。控制装置基于摄像部拍摄到的图像来确定发生漫反射的位置，以避开发生漫反射的位置的方式使光斑从初始位置移动到悬臂的顶端。

摘要： 扫描探针显微镜(50)具备探针(20)、用于指示探针(20)的悬臂(2)、用于载置试样(S)的扫描仪(43)、使试样(S)与探针(20)之间的距离发生变化的驱动部(4)以及测定悬臂(2)的位移的位移测定部(3)。扫描探针显微镜(50)还具备：曲线制作部(11)，其制作第一曲线和第二曲线，该第一曲线表示试样(S)接近探针(20)时的探针(20)与试样(S)之间的距离同表示悬臂(2)的位移的量的关系，该第二曲线表示试样(S)远离探针(20)时的探针(20)与试样(S)之间的距离同表示悬臂(2)的位移的量的关系；以及物理性质计算部(53)，其求出表示第一曲线与第二曲线之间的面积的量，来作为试样的物理性质。