扫描探针显微镜用碳纤维探针的电化学腐蚀制备方法

为了克服传统SPM金属探针的易变形、易磨损、使用寿命短等缺点,利用自主开发的电化学腐蚀控制电路,采用电化学腐蚀法制备了碳纤维探针,并研究了制备工艺条件对碳纤维探针形貌的影响。实验结果表明最佳制备工艺条件为:采用高模量的M55J碳纤维,腐蚀起始电压为4V,参考电压为1V,电解液为4mol/L的NaOH溶液。在此工艺条件下制得了尖端曲率半径约为30nm的碳纤维探针,制备的成功率在50%以上。在室温、大气环境条件下,用上述碳纤维探针对高定向裂解石墨表面进行STM扫图,图像呈现清晰的石墨台阶,说明采用电化学腐蚀法制备的碳纤维探针性能稳定,满足SPM使用的要求。     

原子力显微镜在腐蚀电化学中的应用

介绍原子力显微镜发展的历史,评述了原子力显微镜工作的原理、操作模式以及在电化学腐蚀中的应用和意义。     

自制扫描隧道显微镜探针尖的比较研究

探针对扫描隧道显微镜成像起至关重要的作用。本文分别对电化学腐蚀法自制的钨丝探针和剪切法制得的铂铱探针进行扫描光栅图像比较分析。结果表明,相比铂铱探针,钨丝探针虽然制备繁琐,反应条件不易控制,但是尖锐轴对称形的钨丝探针扫描样品形貌更加细微,用作扫描隧道显微镜探针时扫描成像质量高。该研究为扫描隧道显微镜探针的选用提供了依据。     

原子力显微镜探针选择及常见故障解决方法

基于针尖和样品之间的各种相互作用力,原子力显微镜(AFM)可用于样品表面形貌、摩擦力等各种物理特性的研究,它是纳米科技研究中一个重要工具。影响AFM测量图像质量的因素很多,如振幅参数、积分增益I、比例增益P、衰减增益和扫描速度等,而探针同样是提高样品表面形貌像成像质量的关键。通过采用控制变量法,并以均方根粗糙度Rq作为评判标准,用不同参数的探针测量同一样品。实验结果表明,探针的共振频率f、弹性系数k、曲率半径Rh等对测量样品粗糙度均有较大影响,可选择合适的探针,提高成像质量。同时,针对仪器使用中出现的一些常见现象及故障,作出了解释和解答。     

原子力显微镜在高分子领域的应用进展

原子力显微镜(AFM)是在扫描隧道显微镜(STM)基础上发明的又一种纳米级高分辨率显微技术，目前已在高分子领域获得了广泛的应用．AFM无需对样品进行任何预处理即可对各种材料进行微观区域的表面形貌及机械性能探测，或者直接进行纳米操纵．表文则从表征聚合物聚集态、物理性质、分子量及其分布等几个方面综述了当前AFM应用于高分子材料研究的最新进展和新技术．     

扫描探针显微镜在机械教学中的应用

介绍扫描探针显微镜教学演示软件。该软件将CAI技术和SPM技术结合在一起，主要运用文字说明，静态图像，三维动画，模拟仿真等方法，对SPM的初学者进行了SPM的原理介绍和使用培训，可以大大缩短他们的学习时间，并能使其在较短的时间内对SPM有个较为深入和全面的了解。     

原子力显微镜对水中颗粒物的检测

利用原子力显微镜对渭河、金陵河、清姜河等河流中所采集的水样品中所含颗粒的状况进行扫描分析,为水质的判断提供了一种参考方法。     

电化学腐蚀法制备扫描隧道显微镜针尖曲率半径最佳参数的研究

研究了电化学腐蚀法制备扫描隧道显微镜钨针尖过程中,腐蚀电压、浸入深度、偏离角度、溶液浓度、切断时间对针尖曲率半径的影响,结果表明当电压V=9.5V的情况下,浸入深度在1.5-2mm范围内,偏离角度〈1°,溶液浓度在2mol/L,切断时间在500m s以下,腐蚀后得到的钨针尖的曲率半径达到最佳值.     

原子力显微镜应用于本科实验教学的探索

将原子力显微镜应用于本科综合实验教学,使学生熟悉仪器的使用方法,提高了学生综合实验能力,培养学生的科研意识和创新精神,为学生今后进一步开展科研活动打下了良好的基础。通过实践不仅促进了大型精密仪器与本校光电信息工程本科实验教学的有机结合,而且推动了研究型学习和创新性教学方式的改革。     

原子力显微镜在表面分析中的应用

原子力显微镜(AFM)作为现代微观领域研究的重要工具,在表面分析中具有广泛的应用,它具有非常高的分辨率,是近年来表面成像技术中最重要的进展之一。本文介绍了利用原子力显微镜进行表面分析研究的基本原理以及原子力显微镜的硬件系统组成,重点介绍了利用原子力显微镜在生物、化学、材料等领域进行表面分析的现状。     

虚实一体的原子力显微镜实验系统

研究开发了虚实一体的原子力显微镜实验系统,由AFM原理演示及模拟扫描软件系统、AFM模拟演示探头系统和AFM实验仪器装置等部分组成。开展了AFM实验背景的介绍、相关原理的仿真演示、AFM操作的模拟训练、AFM模拟扫描成像实验数据的测量及相关的实验研究。实现了对学生进行创新思维、操作技能、知识整合等各种层次的训练,并建立了"回顾历史、触摸现在、遇见未来"的四维空间物理实验教学模式,具有低成本、多功能和高效率等特点。该虚实一体的AFM实验系统已在我校得到很好的推广与应用。     

A novel colloid probe preparation method based on chemical etching technique

Several fundamental problems in hydrophobic force measurements using atomic force microscope （AFM） are discussed in this paper. A novel method for colloid probe preparation based on chemical etching technology is proposed, which is specially fit for the unique demands of hydrophobic force measurements by AFM. The features of three different approaches for determining spring constants of rectangular cantilevers, including geometric dimension, Cleveland and Sader methods are compared. The influences of the sizes of the colloids on the measurements of the hydrophobic force curves are investigated. Our experimental results showed that by selecting colloid probe with proper spring constant and tip size, the hydrophobic force and the complete hydrophobic interaction force curve can be measured by using AFM.     

核物理电化学刻蚀分析中智能化高压电源的研制

提出了一种用于电化学刻蚀(ECE)分析的可编程高压电源实现方案.利用MAX038作为波形发生器,采用P89LPC936 MCU进行控制.电源的输出频率可达2 kHz,电压峰一峰值可达8 000 V.由于系统采用了MCU控制,提高了电源的输出频率和电压的精度,增强了电源的可靠性,并具有工作数据的记录功能.     

电流密度对电化学刻蚀硅微通道壁厚的影响

针对电化学刻蚀硅微通道过程中通道开口处壁厚值小,通道侧蚀严重的问题,基于电化学腐蚀原理,利用PARSTAT2273电化学工作站及自制的三电极电解槽刻蚀系统,通过一个对比实验,分别在30、20mA/cm2的电流密度下刻蚀了硅微通道样品。刻蚀完成后,沿(100)晶向将样品切开,并利用扫描电子显微镜观察刻蚀完成后通道壁厚情况。实验结果表明,通道壁厚不均匀的情况得到了改善,侧蚀严重的深度从70μm下降到了30μm,得到了壁厚均匀区域更长的硅微通道结构。     

原子力显微镜在环境微生物成像中的条件研究

以环境微生物中常见的反硝化菌株S作为模式菌株,研究了原子力显微镜观察菌株S的最适成像条件。结果表明,菌株S的最适扫描频率为0.5Hz,最适的积分常数/比例常数为0.6/0.8,最适的电压输出值为即时变量,应根据力曲线与反馈信号曲线的变化进行即时调整,将二者趋于重合的电压值即为最适电压输出值。     

Denoising method for shear probe signal based on wavelet thresholding

Shear probe works under a tough environment where the turbulence signals to be measured are very weak.The measured turbulence signals often contain a large amount of noise.Due to wide frequency band,no...     

不同扫描速度下的导电原子力显微镜电流测试研究

导电原子力显微镜(C-AFM)可在微观尺度下同时检测表征材料表面形貌和导电状态,是重要的材料表面表征设备。针对C-AFM测试过程中电流信号失真的问题,研究了其产生的规律,并提出了解决的措施。首先使用原位纳米力学测试系统在砷化镓(GaAs)表面制作出纳米划痕,再利用C-AFM对GaAs表面的划痕进行形貌和电流信号检测,并与GaAs表面做以对比。实验结果表明:在低偏压未导通的情况下,针尖的扫描方向和扫描速度对电流信号的检测有显著影响,当针尖垂直于划痕扫描时,可得到起伏的电流信号,而平行于划痕方向扫描时,则无明显的电流信号;划痕处电流信号的产生与C-AFM的扫描速度大小有关,速度越大,电流波动越明显;降低速度可有效避免这种形貌起伏(如表面沟槽)所致的电流波动的产生。分析表明,这种电流波动的产生与C-AFM探针悬臂梁在针尖经过材料表面的剧烈起伏时所产生的位移电流有关。研究结果提供了C-AFM扫描过程中避免错误电流信号干扰的方法。     

基于原子力显微镜的沥青微观结构观察与表征(英文)

利用原子力显微镜进行沥青微观结构的观察与表征.选用针入度分别为50#和70#的2种基质沥青及一种SBS改性沥青,分析沥青种类及短期老化对微观结构的影响.基于对微观特性的认识,讨论了沥青微观结构与自愈性能之间的联系.研究表明:对于不同沥青,其微观结构形态相差较大,且结构随老化而变化的规律也各不相同.初步推断观测到的蜂状结构是一种结晶体,其分子组成与已有研究观测到的"桥接"自愈现象关系密切.相关结论为沥青微观结构机理和自愈性能研究提供了新的思路.