掃描探針顯微技術(shù)理論與應(yīng)用

第1章 顯微鏡的發(fā)展歷史1
1.1 光學(xué)顯微鏡1
1.2 電子顯微鏡6
1.3 掃描探針顯微鏡11
參考文獻(xiàn)20
第2章 掃描隧道顯微鏡22
2.1 歷史發(fā)展22
2.2 STM的原理與結(jié)構(gòu)28
2.2.1 量子隧道效應(yīng)28
2.2.2 壓電效應(yīng)與壓電陶瓷31
2.3 STM的系統(tǒng)組成33
2.3.1 探針掃描系統(tǒng)33
2.3.2 STM針尖的制備與處理35
2.3.3 電流檢測(cè)與反饋系統(tǒng)38
2.3.4 針尖趨近系統(tǒng)38
2.3.5 振動(dòng)隔離系統(tǒng)40
2.3.6 數(shù)據(jù)處理與顯示系統(tǒng)41
2.4 STM工作模式42
2.4.1 基本模式42
2.4.2 衍生模式44
2.5 STM的發(fā)展49
參考文獻(xiàn)51
第3章 原子力顯微鏡53
3.1 簡(jiǎn)介53
3.2 AFM原理與結(jié)構(gòu)57
3.2.1 AFM與STM原理之比較57
3.2.2 AFM的組成58
3.3 AFM力監(jiān)測(cè)器59
3.3.1 力傳感器60
3.3.2 光電檢測(cè)器68
3.4 AFM的工作模式69
3.4.1 接觸模式71
3.4.2 非接觸模式72
3.4.3 輕敲模式72
3.4.4 相位成像模式73
3.4.5 輕敲抬高模式77
3.5 力距離曲線77
參考文獻(xiàn)83
第4章 掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡86
4.1 歷史87
4.2 原理與結(jié)構(gòu)90
4.2.1 近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)90
4.2.2 SNOM結(jié)構(gòu)93
4.3 SNOM探針96
4.3.1 光纖探針的基本結(jié)構(gòu)96
4.3.2 探針形狀與小孔粗糙度97
4.3.3 SNOM探針的制備98
4.4 針尖樣品間距離的控制102
4.4.1 SNOM的工作模式102
4.4.2 SNOM的襯度類型103
4.4.3 SNOM針尖樣品間距離的控制方法105
4.5 商用SNOM107
4.6 應(yīng)用108
4.6.1 高分辨率光學(xué)成像108
4.6.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)111
4.6.3 局域光譜111
4.6.4 生命科學(xué)應(yīng)用及單個(gè)分子探測(cè)112
參考文獻(xiàn)115
第5章 其他掃描探針顯微鏡118
5.1 磁力顯微鏡119
5.1.1 MFM工作原理119
5.1.2 MFM與其他顯微鏡的比較120
5.1.3 MFM的應(yīng)用121
5.2 靜電力顯微鏡125
5.2.1 EFM原理125
5.2.2 EFM的應(yīng)用127
5.2.3 掃描電容顯微鏡128
5.3 摩擦力顯微鏡129
5.4 掃描熱顯微鏡133
5.5 掃描離子電導(dǎo)顯微鏡135
參考文獻(xiàn)135
第6章 掃描探針顯微鏡的問(wèn)題及解決方法138
6.1 微懸臂彈性常數(shù)的計(jì)算138
6.1.1 微懸臂彎曲變形彈性常數(shù)的計(jì)算138
6.1.2 微懸臂扭曲變形彈性常數(shù)的計(jì)算148
6.2 針尖與樣品間的相互作用155
6.2.1 力距離曲線155
6.2.2 微懸臂黏附顆粒157
6.3 針尖污染與清潔162
6.3.1 污染針尖的鑒別方法162
6.3.2 污染針尖的清潔方法163
6.4 針尖改性（針尖疏水化）165
6.4.1 親水和疏水的AFM針尖165
6.4.2 針尖的疏水化處理166
6.5 AFM在液相環(huán)境中的操作167
6.5.1 空氣環(huán)境與液相環(huán)境的比較167
6.5.2 AFM在液相環(huán)境中工作時(shí)需注意的事項(xiàng)168
6.5.3 掃描模式與水化膜對(duì)掃描成像的影響171
6.6 圖像的失真分析與解釋173
6.6.1 針尖寬化與細(xì)化效應(yīng)174
6.6.2 圖像異?！樇猹矘悠烽g的角度174
6.6.3 圖像異?！樇鈿埲?76
6.6.4 圖像異?！樇馓?76
6.6.5 xy軸的線性校正178
6.6.6 其他導(dǎo)致掃描圖像失真的原因179
6.7 增大SPM的掃描范圍179
參考文獻(xiàn)180
第7章 掃描探針顯微鏡的應(yīng)用183
7.1 高分辨率掃描成像183
7.2 原子分子搬遷188
7.2.1 搬遷方式188
7.2.2 原子分子搬遷舉例191
7.2.3 分子操縱194
7.2.4 構(gòu)造新的功能分子和單分子器件196
7.3 微機(jī)械加工198
7.3.1 表面檢測(cè)198
7.3.2 表面納米加工199
7.4 高密度存儲(chǔ)203
7.4.1 概述203
7.4.2 信息存儲(chǔ)材料204
7.4.3 信息存儲(chǔ)技術(shù)209
7.5 在線監(jiān)測(cè)214
7.5.1 生物活體的在線監(jiān)測(cè)214
7.5.2 物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)215
7.6 其他領(lǐng)域的應(yīng)用217
7.6.1 生物醫(yī)學(xué)217
7.6.2 膜科學(xué)218
7.6.3 環(huán)境科學(xué)219
參考文獻(xiàn)220