导读:本文包含了近场光学显微镜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:光学,显微镜,偶极子,量子,荧光,纳米,光谱。
近场光学显微镜论文文献综述
潘冰洋[1]（2019）在《基于单量子点探针的扫描近场光学显微镜研究》一文中研究指出量子点、荧光分子、上转换荧光纳米颗粒及色心等纳米发光体的发光性质对周围环境非常敏感,为此可用作传感器实现纳米尺度内光、电、磁、热等多物理场的测量。由于纳米发光体的尺寸极小(单量子点<10 nm,Nv色心～1 nm),理论上可以得到优于10 nm的空间分辨率。为实现上述设想,在实验中人们用纳米发光颗粒修饰探针尖端的原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)对样品进行扫描成像,将光学的分辨本领推进到了 1/10波长之下,但因为AFM探针缺乏光收集能力,这种方法只能用于薄透明样品。为解决上述问题,我们发展了一种新型纳米光纤探针技术,其不仅具备AFM探针的形貌扫描能力,同时可以获得较高的光收集效率(～10%),为实现通用的基于量子点探针的扫描近场光学技术提供了技术手段。传统的用于光信号收集的纳米光纤探针主要有叁方面的缺点,即脆弱易损坏、扫描稳定性差与光收集效率低。特别是对于表面修饰量子点的探针,由于其尖端经化学修饰,在近场光学测量中很难获得的稳定的扫描。在本文中,为解决上述问题,我们从原理上探讨光纤探针性能与其几何设计的关系,发现影响光纤探针的收集效率和机械强度关键参数是纳米探针顶角的大小。小的顶角不仅使探针尖端易碎,而且由于收集角度小以及光纤尖端长颈部不能支持传播模式而光泄漏严重,导致光收集效率低。然而,通过当前制造方法(即热拉法和化学腐蚀法)制成的尖端的顶角通常小于40°。为了突破这个限制,我们发展了一种纳米金字塔光纤探针,它基于模板印刷的技术(UV压印技术)来制造,可以高效率的重复生产。纳米金字塔尖端具有大的顶角(70.5°),与传统的热拉法制备的锥形光纤尖端相比,信号收集效率显着提高(17倍)。此外,由于模板复制的制造方法和表面处理技术,量子点修饰的纳米金字塔尖端具有清洁和光滑的表面,同时这也在一定程度上解决了量子点探针的保存问题。实验结果表明,基于我们制备的纳米发光探针的扫描近场光学显微术(Scanning Near-field Optical Microscopy,SNOM)可实现形貌-光学像的双重扫描,并获得了最高20nm的光学分辨率(λ/20)。它为近场光学测量提供了强大而可靠的工具。本文安排如下。第一章介绍了扫描近场光学显微术的研究背景。第二章详细介绍了单量子点修饰的纳米金字塔光纤探针的制备工艺。第叁章从实验和理论上比较不同探针的光收集效率。第四章在纳米结构的测量实验中测试了新型近场光学探针的性能。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
胡睿璇[2]（2018）在《扫描近场光学显微镜的搭建与应用》一文中研究指出扫描近场光学显微技术(Scanning Near-field Optical Microscopy,SNOM)是上个世纪80年代发展出的一种新的基于扫描探针的光学显微技术,与传统的光学显微技术相比,SNOM能够突破光学衍射极限,此外基于与光谱、时间分辨等技术相结合,实现多种物理机制的纳米成像,今天SNOM已经成为对生命科学、化学、物理等领域的纳米尺度探测的重要方式。本文围绕SNOM技术的系统搭建进行了研究,包括反馈系统、多数据通道的同步和软件设计,以及该系统在量子点样品上的应用。本文首先在绪论部分回顾了扫描近场光学显微术的原理和发展历程,并对其研究现状进行了分类探讨,并介绍了近场光学的基础内容。第二章讨论了激光共聚焦扫描光学显微技术的基本原理,及其作为近场光学显微系统的重要部分的优势,研究并开发了共聚焦显微系统的基本功能和模块,包括:扫描、信号探测、对硬件的控制和同步的软件设计。第叁章中讨论了 SNOM系统搭建的细节,为了实现最终的多物理场近场光学显微系统,研究了带有反馈控制的扫描近场光学显微技术。首先利用石英光纤作为探针,并将高品质因数的石英晶振作为灵敏力学传感器,测量探针与样品的相互作用,以提取样品的细节信息。石英晶振经过激励产生振荡的电流信号,并通过前置放大器和锁相放大器进行放大,前置放大器将晶振输出的10-10-10-9A的电流信号跨阻放大约几百万倍,达到毫伏的量级,锁相放大器能够提取石英晶振传感器的振幅与相位信息。然后运用比例-积分-微分(PID)反馈技术与纳米位移台实现纳米尺度内石英光纤探针与样品间作用力与距离的稳定控制,从而配合扫描系统实现纳米结构样品的形貌扫描测量。在软件控制方面,我们设计并编写了完整的基于LabVIEW的控制程序,采用“生产者-消费者”结构模型完成对石英晶振的激励、扫频与寻峰,获取石英晶振共振信号,并配合PID反馈控制完成自动地进针、扫描、采集数据的功能,通过软件编程将这些功能集成化,实现对整个设备的控制。最后利用该自搭建的软硬件集成系统对1 μm的光栅样品进行了扫描测试,完成了光栅的形貌成像,通过软件实现了对系统的稳定控制。在此基础上,第四章在扫描近场光学系统中加入了光谱与荧光寿命的探测。为了探测荧光时间寿命和光谱信息,研究了时间标识时间分辨(TTTR)模式数据采集的方式,以及光谱仪和电荷耦合器件(Charged Coupled Device,CCD)相机的探测与控制。一方面将CCD相机作为探测器,将其与光谱仪连接,在AFM扫描的同时同步采集样品每个采集点的光谱数据;另一方面将单光子探测器与光子计数模块连用,也在AFM扫描的同时同步采集样品每个采集点的光强与时间寿命数据。利用“生产者-消费者”的软件结构开发了扫描同步的策略,利用计数器读取扫描台输出的两路同步脉冲信号,再通过软件控制采集样品每一个点的光谱及时间寿命的数据采集、图像显示、数据保存等后续功能。自主开发一套LabVIEW语言进行编程的软件,实现上述扫描、同步、数据采集与处理等功能,并利用该系统对铯铅溴和硒化镉量子点样品进行荧光寿命和光谱的扫描成像,可以清晰地通过光谱信息区分两种量子点。该系统能够实现对同一样品的形貌、荧光时间寿命、光谱等多项信息的探测。综上所述,我们搭建了一套多功能的扫描近场光学显微系统,该系统能够实现对样品的形貌、光强、荧光时间寿命、光谱信息的测量,为多个领域提供了一个强大的纳米尺度探测工具。而且该系统拥有模块化的设计,使其灵活开放,为后续在系统上添加光力、热、磁等物理信号的测量通道提供了方便。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-01）
廖莎,白忠臣,郝礼才,秦水介[3]（2017）在《扫描近场光学显微镜测量量子点团簇超辐射》一文中研究指出用扫描近场光学显微镜的针尖照明模式对ZnSe量子点团簇进行精确定位测量,研究了量子点团簇的超辐射效应。在理论上根据Wannier激子超辐射模型阐述了量子点系统的超辐射发光机制;实验上用荧光光谱表征ZnSe量子点溶液的荧光性质,用扫描近场光学显微镜(SNOM)表征单个量子点团簇的超辐射光谱。结果表明,在Wannier激子超辐射模型中,量子点团簇辐射衰变率受到量子点团簇的大小和辐射光谱的共同影响,在实验上得出团簇的辐射衰变率随团簇尺寸的增加而增大,同时,不同尺寸的量子点团簇产生的辐射光谱也会对其产生影响,理论和实验的结合验证了激子超辐射的适用性。此研究结果可广泛用于生物传感器和光子器件等领域。(本文来源于《压电与声光》期刊2017年06期）
朱星[4]（2017）在《探索更高分辨本领的成像技术——兼评《扫描近场光学显微镜与纳米光学测量》》一文中研究指出视觉是人类感知外部客观世界的重要方式。我们常说"眼见为实",说明人们通过图形图像识别而理解世界本质的重要性。从天文望远镜到电子显微镜,人们的视野从遥远的宇宙延伸到单个分子、原子。由于当代光学、电子学的快速发展,尤其是激光、超灵敏度的光电转换器件、计算机控制及图像处理的快(本文来源于《物理》期刊2017年05期）
徐庆阳[5]（2016）在《利用近场光学显微镜研究二维材料的光学特性》一文中研究指出石墨烯等离子体因其相当低的损耗、极高的空间局域性、非凡的可调性以及宽波段激发等特点受到了广泛的关注,在诸多领域显示出巨大的应用潜力。继石墨烯之后,二硫化钼(MoS_2)是研究最多的二维层状材料,其光学性质与层数密切相关,对于光伏,光电探测器和光发射器等器件的搭建极具意义。本文采用散射式近场光学显微镜(Scattering-Type Scanning Near-Field Optical Microscope,s-SNOM)研究具有不同纳米结构的石墨烯和MoS_2晶体在中红外光的激发下所具有的光学特性。研究内容如下:1.利用s-SNOM研究化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)法制备的石墨烯纳米结构的表面等离子体特性,发现纳米图案上的等离子体局域模式与激发波长和结构的尺寸密切相关,且能够在宽为25 nm的间隙中发生共振增强。此外,不同手性石墨烯边缘的测试结果表明,之字边处的等离子体会出现额外的展宽。并且,在近场光学图像中,多晶石墨烯薄膜上的晶界清晰可见,该光学表征结果是定性分析局部电荷浓度和化学成分的重要依据。2.利用s-SNOM对其他方法制备的石墨烯纳米结构的表面等离子体特性进行研究,发现金属纳米粒子裁剪的沟道越浅,宽度越小,产生的近场振幅强度就越强。此外,纳米石墨烯的等离子体特性与其尺寸和激发波长密切相关,随着尺寸的增大,等离子体共振增强由样品边缘向中心位置移动。一定尺寸的纳米石墨烯的近场振幅强度随激发光波长的增大而增大。3.利用s-SNOM对MoS_2晶体进行近场光学表征,发现单层MoS_2晶体的晶界在原子力显微镜的相貌图中可分辨,而在光学振幅图图中不可见。而且,相较于单层MoS_2,多层MoS_2的近场信号出现明显增强,意味着对光的散射性显着增强。(本文来源于《苏州大学》期刊2016-04-01）
鲁耀[6]（2016）在《基于近场光学显微镜研究拓扑绝缘体Bi_2Te_3等离激元和钙钛矿薄膜的载流子分布》一文中研究指出近年来,基于石墨烯,拓扑绝缘体(Topological Insulator)等二维层状材料的等离激元在光电子领域的研究中广受关注。新型二维材料等离激元拥有诸多超越传统贵金属等离激元的优势,例如更长的寿命与传播长度,这使得他们极具研究价值。近场光学显微镜(scattering-type Scanning Near-field Optical Microscopy,s-SNOM)是扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscopy)家族中的重要一员,其应用非常广泛。在中红外波段扫描得到的近场光学图像能够展现材料一些特殊的性质,这使得S-SNOM成为微纳尺度对材料的化学成分、结构与光电性质进行无损测试分析的一种重要研究手段。本文主要研究使用近场光学显微镜对拓扑绝缘体碲化铋(Bi_2Te_3)单晶的等离激元进行激发与探测,并尝试对二维材料的等离激元进行调控,除此之外我们还对新型钙钛矿薄膜材料的载流子分布情况进行了观察与分析。主要研究内容如下:1、使用s-SNOM对拓扑结缘体Bi_2Te_3单晶等离激元的观测结果与分析。我们成功地在实空间观测到了Bi_2Te_3在中红外波段激发的等离激元,而且观测到了独特的边缘模式条纹。研究发现,超薄的Bi_2Te_3单晶在中红外波段激发的等离激元主要与其表面态电子有关。2、通过施加栅压的方式成功地对石墨烯与Bi_2Te_3单晶的等离激元进行了调控。石墨烯的等离激元波长能够从140 nm调控到280 nm,此外石墨烯表面的特殊结构对等离激元的传播有重要影响。Bi_2Te_3单晶的等离激元调控结果与石墨烯相似,并且受调控的等离激元依然主要与表面态电子有关。3、采用近场光学显微镜对不同方法制备的钙钛矿薄膜的载流子浓度分布进行了系统研究。研究发现,不同的合成方式、处理方法对钙钛矿晶粒的大小、载流子浓度以及材料的稳定性具有重要影响。(本文来源于《苏州大学》期刊2016-04-01）
吴云良[7]（2010）在《扫描近场光学显微镜若干关键技术研究》一文中研究指出扫描近场光学显微镜(Scanning Near-field Optical Microscopy, SNOM)是将扫描探针显微镜技术移植到了光学领域,从而得到超衍射极限分辨率的光学图像。经过几十年的发展,SNOM横向分辨率大大的提高了,已经从最初的几十纳米提高到十几纳米,并且扫描成像的稳定性很高。虽然SNOM的分辨率比STM、AFM低,但其长处在于能获得样品亚波长分辨的光学图像,在多个研究和产业领域都有着广泛的应用。本文从传统SNOM中存在的扫描非线性,扫描速度慢等问题出发,搭建了基于双DSP控制系统和扫描头模块化的SNOM系统,建立了非线性校正的模型及算法,设计并初步实验了一种高速扫描的石英片-光纤探针组件,和设计了一种基于四个压电陶瓷管的新的XYZ扫描台系统。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1、搭建了以DSP为核心的插板式的SNOM控制系统,为近场光学领域内的研究提供了一个良好的平台。主要模块包括控制扫描和各种信号采集的DSP主控板,探针-样品距离的DSP反馈控制板,用于提供给反馈信号的相位检测控制板等。完成了XY扫描控制算法,和探针-样品距离控制的PID算法。2、分析了SNOM扫描器产生非线性的原因,建立了SNOM扫描非线性校正模型,完成了用于非线性校正的软件预校正算法,有效的改善了图像的非线性。设计了一种基于实时监测探针位置附加系统,用于非线性校正的扫描头,预先采集不同电压下探针的位置数据,并通过二次多项式拟合算法和神经网络算法对位置-电压数据进行了处理,得到能输出线性位移的电压-位移模型。3、提出了一种高频石英片-光纤探针结构,可以显着提高SNOM扫描速度。利用二阶机械系统模型分析了音叉探针-样品距离控制的原理,比较得出用相位信号来作为反馈信号比振幅信号有更好的响应速度,分析得出SNOM扫描速度慢的主要因素来源于音叉探针,于是我们设计了一种石英片-光纤探针,并尝试了多种粘针方法,测试了其谐振频率,Q值等各种性能。4、由于单个压电陶瓷管弯曲量比伸长量大很多,设计了四个压电陶瓷管通过柔性铰链连接样品台的新扫描台结构,可以使样品台满足XYZ各个方向均有较大的动态范围。并用有限元方法对其进行了静态和动态性能的仿真分析。通过对样品台XYZ位移的测量,验证了理论仿真的正确性。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2010-12-01）
王昭,吴世法,李宏,刘琨[8]（2010）在《照明光可控收集式近场光学显微镜测量样品倾角和折射率》一文中研究指出对于收集模式的近场光学显微镜,提出一种新的测量样品折射率和倾斜角的方法。这种方法中,使用一个反馈回路控制照射样品的光强,探针与样品保持等间距垂直振荡,照射样品的光有两束且位置对称。数字信号处理器控制照射光强改变、近场光强采样与探针振荡同步。在一个振荡周期获取一组近场光强极值,在另一个周期,改变每束光强度,隐失场分布发生改变,得到一组不同的近场光强极值,使用从多个振荡周期获取的不同近场光强极值,计算得到样品倾角,折射率。使用光栅和细胞膜对这种方法进行了测试,对光栅样品的扫描得到的形貌图显示这种方法横向分辨率优于400nm,对细胞膜样品的测试显示细胞膜的折射率在1.4左右,从而表明这种方法不但能有效测量样品折射率,而且提供了一种使用光学信息构建样品形貌的新途径。(本文来源于《光学学报》期刊2010年08期）
肖新元,邹文栋,黄长辉[9]（2010）在《基于镜像法的扫描近场光学显微镜的分辨率分析》一文中研究指出利用偶极子及镜像偶极子模型推导出探针扫描样品表面时的场分布,给出数值计算的扫描光强分布。引入光强对比强度概念,获得了该对比值随样品小球间距变化的曲线和该对比值随探针与样品距离变化的曲线。结果表明,当探针在一定高度上扫描时,近场光学显微镜系统存在最小分辨率,而该分辨率随着探针与样品的距离增加而降低。(本文来源于《四川兵工学报》期刊2010年05期）
李盛璞,蔡继业[10]（2010）在《扫描近场光学显微镜对细胞超微结构的研究》一文中研究指出扫描近场光学显微镜(SNOM)突破了光学显微镜的衍射极限,在细胞研究中具有高灵敏性、无侵入性等优点,已经广泛的应用于生物学研究中。本文综述了SNOM在细胞膜、细胞器、细胞精细结构和单分子探测等领域的研究进展,介绍了扫描近场光学显微镜结合量子点的方法,并对其应用前景做了展望,对其面临困难做了概述。作为一种研究工具,SNOM在生物领域的应用还远远不足。(本文来源于《现代科学仪器》期刊2010年02期）
近场光学显微镜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
扫描近场光学显微技术(Scanning Near-field Optical Microscopy,SNOM)是上个世纪80年代发展出的一种新的基于扫描探针的光学显微技术,与传统的光学显微技术相比,SNOM能够突破光学衍射极限,此外基于与光谱、时间分辨等技术相结合,实现多种物理机制的纳米成像,今天SNOM已经成为对生命科学、化学、物理等领域的纳米尺度探测的重要方式。本文围绕SNOM技术的系统搭建进行了研究,包括反馈系统、多数据通道的同步和软件设计,以及该系统在量子点样品上的应用。本文首先在绪论部分回顾了扫描近场光学显微术的原理和发展历程,并对其研究现状进行了分类探讨,并介绍了近场光学的基础内容。第二章讨论了激光共聚焦扫描光学显微技术的基本原理,及其作为近场光学显微系统的重要部分的优势,研究并开发了共聚焦显微系统的基本功能和模块,包括:扫描、信号探测、对硬件的控制和同步的软件设计。第叁章中讨论了 SNOM系统搭建的细节,为了实现最终的多物理场近场光学显微系统,研究了带有反馈控制的扫描近场光学显微技术。首先利用石英光纤作为探针,并将高品质因数的石英晶振作为灵敏力学传感器,测量探针与样品的相互作用,以提取样品的细节信息。石英晶振经过激励产生振荡的电流信号,并通过前置放大器和锁相放大器进行放大,前置放大器将晶振输出的10-10-10-9A的电流信号跨阻放大约几百万倍,达到毫伏的量级,锁相放大器能够提取石英晶振传感器的振幅与相位信息。然后运用比例-积分-微分(PID)反馈技术与纳米位移台实现纳米尺度内石英光纤探针与样品间作用力与距离的稳定控制,从而配合扫描系统实现纳米结构样品的形貌扫描测量。在软件控制方面,我们设计并编写了完整的基于LabVIEW的控制程序,采用“生产者-消费者”结构模型完成对石英晶振的激励、扫频与寻峰,获取石英晶振共振信号,并配合PID反馈控制完成自动地进针、扫描、采集数据的功能,通过软件编程将这些功能集成化,实现对整个设备的控制。最后利用该自搭建的软硬件集成系统对1 μm的光栅样品进行了扫描测试,完成了光栅的形貌成像,通过软件实现了对系统的稳定控制。在此基础上,第四章在扫描近场光学系统中加入了光谱与荧光寿命的探测。为了探测荧光时间寿命和光谱信息,研究了时间标识时间分辨(TTTR)模式数据采集的方式,以及光谱仪和电荷耦合器件(Charged Coupled Device,CCD)相机的探测与控制。一方面将CCD相机作为探测器,将其与光谱仪连接,在AFM扫描的同时同步采集样品每个采集点的光谱数据;另一方面将单光子探测器与光子计数模块连用,也在AFM扫描的同时同步采集样品每个采集点的光强与时间寿命数据。利用“生产者-消费者”的软件结构开发了扫描同步的策略,利用计数器读取扫描台输出的两路同步脉冲信号,再通过软件控制采集样品每一个点的光谱及时间寿命的数据采集、图像显示、数据保存等后续功能。自主开发一套LabVIEW语言进行编程的软件,实现上述扫描、同步、数据采集与处理等功能,并利用该系统对铯铅溴和硒化镉量子点样品进行荧光寿命和光谱的扫描成像,可以清晰地通过光谱信息区分两种量子点。该系统能够实现对同一样品的形貌、荧光时间寿命、光谱等多项信息的探测。综上所述,我们搭建了一套多功能的扫描近场光学显微系统,该系统能够实现对样品的形貌、光强、荧光时间寿命、光谱信息的测量,为多个领域提供了一个强大的纳米尺度探测工具。而且该系统拥有模块化的设计,使其灵活开放,为后续在系统上添加光力、热、磁等物理信号的测量通道提供了方便。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
近场光学显微镜论文参考文献
[1].潘冰洋.基于单量子点探针的扫描近场光学显微镜研究[D].南京大学.2019
[2].胡睿璇.扫描近场光学显微镜的搭建与应用[D].南京大学.2018
[3].廖莎,白忠臣,郝礼才,秦水介.扫描近场光学显微镜测量量子点团簇超辐射[J].压电与声光.2017
[4].朱星.探索更高分辨本领的成像技术——兼评《扫描近场光学显微镜与纳米光学测量》[J].物理.2017
[5].徐庆阳.利用近场光学显微镜研究二维材料的光学特性[D].苏州大学.2016
[6].鲁耀.基于近场光学显微镜研究拓扑绝缘体Bi_2Te_3等离激元和钙钛矿薄膜的载流子分布[D].苏州大学.2016
[7].吴云良.扫描近场光学显微镜若干关键技术研究[D].中国科学技术大学.2010
[8].王昭,吴世法,李宏,刘琨.照明光可控收集式近场光学显微镜测量样品倾角和折射率[J].光学学报.2010
[9].肖新元,邹文栋,黄长辉.基于镜像法的扫描近场光学显微镜的分辨率分析[J].四川兵工学报.2010
[10].李盛璞,蔡继业.扫描近场光学显微镜对细胞超微结构的研究[J].现代科学仪器.2010
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