电子显微镜的发展以及在出土纺织品检测上的应用

本文论述了电子显微镜的发展现状，介绍了目前最先进的几种电子显微镜，如扫描隧道显微镜、原子力显微镜、扫描探针显微镜的结构、原理以及在现代科学研究中的应用情况，对电子显微镜在出土古代纺织材料检测中的应用进行了探讨．     

显微镜概述

 人类总要不断探索微观领域的秘密,要亲眼见到超微尺度的自然现象,显微镜是人们所能依赖的最好工具。在历史的长河中,显微镜经历了光学显微镜,电子显微镜,扫描隧道显微镜,扫描探针显微镜的漫长历程。由于显微镜的研制也曾造就了四位诺贝尔物理奖得主,显微镜促进了科学技术的发展,特别早期对生物医学领域做出重要贡献,而科学技术的发展及理论突破又是产生更新型显微镜的温床和催化剂。一、光学显微镜人类对于生物微观世界的认识,有着一段漫长的历史,与显微镜的发明与改进密切相关。     

共焦激光扫描显微镜技术进展

共焦激光扫描显微镜已延伸到光学显微术领域，包括共焦荧光显微镜、共焦扫描光纤显微镜、彩色共焦激光显微镜、共焦光栅光学显微镜等。并很快成为半导体材料检测和生物医学诊断的重要工具。本文对国外该显微镜技术的特性和新的进展进行了综述。     

迈克耳孙干涉仪用于SFM/SNOM实验

以迈克耳孙干涉仪作为基本操作平台建立了扫描力显微镜/扫描近场光学显微镜(SFM/SNOM)实验系统.该系统可以用于扫描力显微镜和近场光学显微镜的原理性实验,有助于学生深入了解扫描探针显微镜的基本结构和工作原理.     

SSX—1型实用扫描隧道显微镜

本文综述了能够直接观察到单个原子的场离子显微镜、透射电子显微镜、扫描隧道显微镜，报告了ＳＳＸ－１ 型实用扫描隧道显微镜主要特点与改进之处，和开展扫描隧道显微学研究所取得一些结果．     

扫描隧道显微镜

 １９８２年,Ｂｉｎｎｉｎｇ和Ｒｏｈｒｅｒ研制成世界上第一台扫描隧道显微镜ＳＴＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）,是目前唯一具有原子级分辨率的实空间成像技术,当这两位科学家用ＳＴＭ观察到高序石墨表面原子的图像时,人们对微观世界的认识一下子从幻想和抽象的分析飞跃到对原子的直接观察和操纵．ＳＴＭ和其它的传统显微镜相比,光学显微镜、扫描电子显微镜的分辨率不够,而高分辨的透射电子显微镜虽然能够达到较高的分辨率,可它的制样异常麻烦,破坏了样品,而且在测量过程中离不开真空环境．ＳＴＭ因其可直接观察物体表面原子结构而不会对样品表面造成任何损伤.     

共焦扫描光学显微镜的高分辨率

讨论了共焦扫描光学显微镜的高分辨率性质,指出共焦扫描显微镜由于采用点探测器,因而视场大大减小,信噪比大大提高,同时每幅图像逐点扫描形成,在光学系统信息能力不变的前提下,系统的空间域通带宽度增加和时域通带宽度减小。因而可成高分辨率的像,特别是其独特的深度分辨率特性使得可以实现光学断层扫描成像。给出了所研制的共焦扫描荧光显微镜所获得光学断层扫描图像     

共焦扫描荧光显微镜的信噪比与信息量

在研制用于对厚的生物样品进行光学断层成像的共焦扫描荧光显微镜时，由于成像信号十分微弱及存在很强的多次散射作用，因此杂散光的抑制非常重要，而信噪比、信号背景比就成为决定能否获得高对比度、高分率图像的关键。运用光学信息量的概念，在已有的光学成像系统信息量计算、共焦扫描荧光显微镜信噪比及传递函数计算的基础上，详细分析了共焦扫描荧光显微镜信息量与信噪比等之间的定量关系。该关系表明，为了充分利用共焦扫描荧光显微镜的成像性能，必须选择适当的探测小孔。所得的结果对于共焦扫描荧光显微成像系统的研制有重要的实用价值。     

原子力与光子扫描隧道组合显微镜

介绍了超高分辨光于扫描隧遭显微镜（PSTM）的计冗历程,为解决第一代（单光束照明）光千扫捕隧逼显傲镜中存在人为假象和样品光学图像与形貌图像难于分离两个难题,用“对称双光束照明方法消假象,用原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）图像分解方法分离样品光学透过率、折射率与形貌图像。研制成功新一代原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）样机。该样机在一次扫描中已获得两幅原子力显微镜图像（形貌与相位）和两幅光学图像（透过率和折射率）,有效地减少了假象,分解了样品光学折射率、透过率与形貌图像。     

姚骏恩院士访谈录

人物小传姚骏恩,1932年4月生于上海市。应用物理学家。中国工程院院士。北京航空航天大学教授。1952年毕业于大连工学院(后为大连理工大学)应用物理系。1952-1964年在中国科学院仪器馆(后为中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)工作。1964-2003年,调入中国科学院北京科学仪器研制中心(后为北京中科科仪股份有限公司)工作。2003年起在北京航空航天大学任教。是我国电子显微镜研制和生产的主要开拓者之一,设计并主持完成我国第一台大型透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜等,促进了国内电子显微镜制造、生产技术的推广应用。率先在我国主持研制完成扫描隧道显微镜和光子扫描隧道显微镜等十余种纳米检测仪器和器件,对有关理论和应用研究作出了突出贡献。     

光学显微镜与CCD监视器组合的原子力显微镜

研制了一种与光学显微镜结合并配置 CCD 监视器的原子力显微镜,可同时获得样品的原子力显微镜图象及光学图象.已能分辨出5纳米的精细结构,最大扫描范围可达2μm.文中给出了本仪器获得的一些样品图象结果.     

近场光学显微镜下的生物世界

扫描近场光学显微镜由于其超过常规光学显微镜的光学分辨能力及其一些特殊的功能,正在受到生物学家们越来越多的关注。文章介绍了近年来近场光学显微技术在生命科学研究中的应用和进展。     

偏光显微镜中偏振态的理论分析

为了更好地利用偏光显微镜检测光通过透明光学晶体材料后偏振态的变化,研究和鉴定晶体的光学特性,从介绍偏光显微镜的光学结构入手,分析了自然光通过偏光显微镜的几何光路,然后利用Stocks参量和Muller矩阵分析自然光通过偏光显微镜的偏振态变换,从理论上给出了出射光偏振态变化的原理,并利用计算机模拟了光强随各参数的变化曲线,分析了干涉图像形成的过程。对在实践中使用偏光显微镜测量晶体薄片的双折射率、延长符号、分析材料的光学特性以及观察材料的结构更具有指导性的意义。     

双光子和多光子共焦显微镜的成像理论

对双光子和多光子共焦扫描显微镜的成像理论作了系统的理论分析,导出了双光子和多光子共焦显微镜成像系统的三维点扩散函数和三维光学传递函数,研究结果表明：双光子共焦显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率,而多光子共焦扫描显微镜又比双光子共焦扫描显微镜具有更高的空间分辨率. 关键词：     

激光扫描声学显微镜光学系统的设计

半导体激光器具有半导体和固体器件的许多优点：结构紧凑、效率高、价格便宜、长寿命，在许多方面优于气体激光器，因此在一些测量领域有较好的应用前景。本文基于棱镜对光的一维压缩及新型半导体激光器，对激光扫描声学显微镜的光学系统进行了新的设计，给出了相关数据及具体技术指标，实验证实其光学性能满足要求。整个光学系统具有结构紧凑、可靠性高、使用方便等特点，现已用于激光扫描声学显微镜定型设计。     

扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干技术问题

扫描探针显微镜已经成为材料纳米摩擦学研究的主要工具之一,本文探讨了扫描探针显微镜应用于材料纳米摩擦学研究的若干测试技术问题,并用摩擦力显微镜对DLC薄膜的纳米摩擦学行为进行了研究.     

单层MoSe2单晶的光学及电学性能探究

采用Au箔作为生长衬底,通过化学气相沉积法制备了高质量的单层MoSe₂单晶.通过光学显微镜、扫描电子显微镜、扫描透射电子显微镜等对其形貌和结构进行了表征,研究了单层MoSe₂单晶的光学及电学特性.结果表明：单层MoSe₂具有非线性光学特性,并具有直接带隙结构(带隙宽度约为1.56 eV)及较好的光致发光特性.当其作为场效应晶体管器件的半导体沟道材料时,器件的载流子迁移率为1.6 cm²/(V·s),开关比约为10⁴.     

共聚焦显微镜激光高速扫描控制系统设计及实现

 在传统光学扫描方法基础上,有效地将检流式与共振式光学扫描振镜结合起来,提出一种速度可达4 M/s采样率的高速激光扫描方法,并基于单片机系统设计搭建了系统控制硬件平台,编写了上位机端和下位机端应用软件。实验结果表明:该控制系统扫描速度快,性能稳定可靠,能够应用于共聚焦显微镜,实现实时扫描成像 。     

原子力显微镜

研制成功了一台使用光学偏转法检测的原子力显微镜，通过对云母、光栅、光盘等样品的观测证明仪器达到原子分辨率，最大扫描范围可达７μｍ×７μｍ。文中将对这台原子力显微镜的原理、结构及一些应用结果进行讨论。     

SFM/SNOM结合的扫描探测显微镜

采用光纤探针的扫描近场光学显微镜 (SNOM)存在某些弱点 ,如探针特别脆 ,不易贴近样品表面扫描 ,探针的转输效率低等。近年来发展了将SFM /SNOM结合起来的扫描探测显微镜。利用微加工工艺技术 ,将小孔集成在悬臂探针中 ,使探针既能批量制备 ,又具有很好的重复性。探针悬臂在垂直于样品表面方向上的弹性常数较小 ,针尖不易损坏。在接触模式中利用这种SFM /SNOM组合探针可将样品的形貌像、摩擦力和光学透射像等信息同时记录下来。对于综合研究样品表面的介观性质十分有利。