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声学技术 2014年第3期33卷 222-226页

作者：徐琰锋胡文祥王浩同济大学声学研究所上海200092

传统超声成像方法如合成孔径聚焦技术、超声衍射时差法,只能确定缺陷的位置,无法对整个缺陷形貌进行成像。逆时偏移方法基于波动方程、有限元或有限差分等方法计算声源的正延拓声场分布和接收回波的逆时延拓声场分布,并对其采用互相关... 详细信息

传统超声成像方法如合成孔径聚焦技术、超声衍射时差法,只能确定缺陷的位置,无法对整个缺陷形貌进行成像。逆时偏移方法基于波动方程、有限元或有限差分等方法计算声源的正延拓声场分布和接收回波的逆时延拓声场分布,并对其采用互相关等成像条件,可以成像缺陷的形貌。针对平底狭缝铝块试样,采用多阵元超声换能器扫描,将接收数据用于成像,并与合成孔径聚焦技术的成像比较,结果很好验证了逆时偏移成像方法的优越性。

关键词：形貌成像逆时偏移多元阵

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近场光学用于激光解吸飞行时间质谱的亚微米级空间分辨成像

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光谱学与光谱分析 2019年第5期39卷 1354-1358页

作者：李晓萍殷志斌程肖玲刘蓉杭纬厦门大学化学化工学院谱学分析与仪器教育部重点实验室福建厦门361005

基于激光离子源的飞行时间质谱法作为一门新兴的成像方法,已经被广泛应用于材料、地质、环境、药物和生命科学领域中。但受限于光学衍射极限、聚焦透镜的焦距和数值孔径等因素,使其难以实现亚微米尺寸的高空间分辨率成像。近场技术的引... 详细信息

基于激光离子源的飞行时间质谱法作为一门新兴的成像方法,已经被广泛应用于材料、地质、环境、药物和生命科学领域中。但受限于光学衍射极限、聚焦透镜的焦距和数值孔径等因素,使其难以实现亚微米尺寸的高空间分辨率成像。近场技术的引入成功地解决了光学衍射极限的限制,将近场技术与激光电离技术相结合,可以实现对固体样品表面纳米级弹坑的剥蚀。此外,传统的质谱成像技术常常假设样品表面是平整的,忽略其表面形貌的高低起伏,但这往往会导致信号强度不稳定和成像假象。为此,不仅需要获得样品中的化学组成与空间分布,还需同时获得样品表面的形貌信息,才能实现多功能的原位表征。在自行研制的激光解吸/电离飞行时间质谱的基础上,采用近场纳米有孔针尖离子源代替传统的远场激光聚焦,以532 nm波长激光为第一束解析激光, 355 nm波长激光为后电离激光,音叉式原子力显微镜控制系统针尖与样品之间的距离维持在近场范围内,对酞菁铜镀层样品表面进行了弹坑剥蚀实验,获得了直径为550～850 nm的弹坑点阵;并对7.5μm×7.5μm的标准酞菁铜网格样品进行了铜离子亚微米级的高分辨率成像;此外,纳米有孔针尖离子源作为原子力显微镜的一种变体,还可同时获得成像区域的表面形貌信息,这一结合优势大大拓展了质谱技术在微纳尺度下的原位表征能力。

关键词：有孔针尖亚微米级空间分辨质谱成像形貌成像飞行时间质谱

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原子力显微镜在纳米生物材料研究中的应用

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化学进展 2013年第1期25卷 135-144页

作者：马梦佳陈玉云闫志强丁剑何丹农钟建上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240 纳米技术及应用国家工程研究中心上海200241

在过去的20年里,原子力显微镜(AFM)在纳米生物材料领域有着广泛的应用。AFM可有力地揭示纳米生物材料的表面结构与力学性质,并且可作为纳米加工工具对其进行操作与处理。本文综述了AFM在纳米生物材料中的最新应用进展,包括纳米生物材料... 详细信息

在过去的20年里,原子力显微镜(AFM)在纳米生物材料领域有着广泛的应用。AFM可有力地揭示纳米生物材料的表面结构与力学性质,并且可作为纳米加工工具对其进行操作与处理。本文综述了AFM在纳米生物材料中的最新应用进展,包括纳米生物材料的成像与表征,力学性能测量和纳米加工。AFM可用来观察纳米生物材料的表面形貌并对其特征高度和表面粗糙度进行分析,还可对其动态过程进行原位观察。通过AFM相图还可得到有时候高度图无法获取的一些表面特征。AFM力曲线可用于测量针尖与纳米生物材料之间的黏附力及分子内外的相互作用力。AFM纳米压痕技术可用来测量材料的相关力学性质(弹力,杨氏模量,硬度,纳米断裂行为等)。此外,AFM也已经被探索用于精准、可控、可重复地加工纳米生物材料。总之,作为一个强大的纳米技术工具,AFM已成为纳米生物材料相关研究领域的一个理想的表面分析和表面加工工具。

关键词：原子力显微镜纳米生物材料形貌成像相位成像力学性能纳米加工

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多模态振幅调制原子力显微术探针动力学行为模拟

多模态振幅调制原子力显微术探针动力学行为模拟

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作者：卓荣枢武汉理工大学

学位级别：硕士

多模态振幅调制原子力显微术是多频原子力显微术领域应用最广泛的模式之一。通过激励探针微悬臂的两个或多个振动模态,多模态振幅调制原子力显微术可同时获取样品纳米尺度的形貌、力学、电学、磁学性能等信息。开展多模态振幅调制原子... 详细信息

多模态振幅调制原子力显微术是多频原子力显微术领域应用最广泛的模式之一。通过激励探针微悬臂的两个或多个振动模态,多模态振幅调制原子力显微术可同时获取样品纳米尺度的形貌、力学、电学、磁学性能等信息。开展多模态振幅调制原子力显微术探针动力学行为研究对于获取高对比度图像、优化形貌成像以及对样品进行定量化力学性能表征具有重要意义。本文采用数值模拟方法对多模态振幅调制原子力显微术探针动力学行为进行了研究,主要开展了以下几方面工作:（1）将探针等效为点质量模型,对探针微悬臂不同模态的动力学响应以及不同模态对样品力学性能变化的灵敏度进行了分析。结果表明,高阶模态相位能够提供对样品粘度系数变化更高的测试灵敏度,且可以显著减小探针的双稳态效应。（2）采用欧拉-伯努利梁模型描述探针微悬臂,研究了双模态振幅调制原子力显微术在不同模态组合下探针的动力学行为及其成像稳定性和对比度。研究结果表明:一阶模态作为主模态时,附加模态的阶数越高,相互作用区转变时振幅和相位变化越小;二阶模态作为主模态时,对高模量样品在排斥区成像时会引起强的次谐振响应,导致探针运动的不稳定;三阶模态作为主模态且附加模态为低阶模态时,相互作用区转变后相位变化很小。对于对比度的研究表明,探针一阶模态作为主模态,二阶模态为附加模态的激励方案对样品粘度系数变化具有较高灵敏度且排斥力峰值较低。（3）分析了模态自由振幅和样品力学性能对双模态振幅调制原子力显微术形貌成像误差的影响。分析结果表明,二阶模态自由振幅较小时,样品粘度系数增大引起一阶模态振幅减小,导致形貌高度偏高;二阶模态自由振幅大于某一阈值时,粘度系数增大引起一阶模态振幅增大,导致形貌高度偏低。样品模量越小,一阶模态振幅响应越小,导致形貌高度偏高,且一阶模态振幅受样品粘度系数变化的影响越大。（4）分别采用Hertz模型和Tatara模型研究了液相环境下双模态振幅调制原子力显微术探针的动力学行为,并与大气环境下探针的动力学行为进行了对比,分析了液相环境下的成像对比度。研究结果表明,针尖样品相互作用力对二阶模态的短暂激励导致二阶模态难以达到稳态振荡。二阶模态相位对样品模量变化更敏感。

关键词：多模态振幅调制模态组合相位对比度形貌成像

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