1 沈阳建筑大学 机械工程学院，辽宁沈阳068
2 中国科学院 沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁沈阳110016
3 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳110169
为解决原子力显微镜（Atomic Force Microscope， AFM）系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题，本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致，进而实现免去AFM系统换针后调整光路步骤。该系统的光路一致性组件采用光束偏转法对探针位置与偏转进行放大与监测，并使用高精度位移与角度调节平台进行探针相对于探针夹的方位调整。通过实物搭建对探针一致性效果进行了验证，并对紫外光（Ultraviolet， UV）胶水固化过程导致探针位置偏移影响；探针不同偏移量时产生的探测器噪音对AFM系统成像质量影响进行了系统分析。实验结果表明：经由该系统装配的探针平均位置精度接近1.1 µm；并且在AFM系统中更换一致性探针仅需8 s。该系统实现了高精度且质量稳定的探针一致性装配，极大地简化了AFM系统重新校准光路的操作步骤，其与自动换针装置配合可有效提升工业计量型AFM的操作与测量性能。
原子力显微镜 探针装配 光束偏转法 微米级位移调节 Atomic Force Microscopy（AFM) probe assembly beam deflection method micron-level displacement adjustment
School of Electrical Engineering and Telecommunications, University of New South Wales, Kensington, NSW 2052, Australia
Frontiers of Optoelectronics
2018, 11(1): 0153
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 哈尔滨工业大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
为了加工形貌稳定且尺寸尽可能小的纳结构,建立了一套连续激光复合微纳探针的加工系统,并研究了光纤探针导光的连续激光辐照微纳探针的近场增强效应以及该系统的加工性能.首先,根据表面等离子体激元理论仿真分析了激光辐照原子力显微镜(AFM)探针的近场增强因子,并研究了微纳探针的针尖温度场和针尖热膨胀.接着,搭建了基于光纤探针导光的连续激光复合微纳探针的纳结构加工系统.最后,对聚乙烯片状材料样品进行了纳结构加工.结果显示:加工得到的纳米点尺度为200 nm左右;纳米线的尺度为30~40 nm.结果表明:光纤探针导光连续激光复合微纳探针系统避免了复杂的空间光路结构,是一种成本低廉,结构简单的系统,能够实现纳结构的加工.
纳结构 微纳探针 连续激光 刻划 近场效应 nanostructure Atomic Force Microscopy(AFM)probe continuous laser machining near-field enhancement
1 广州计量检测技术研究院, 广东 广州 510663
2 中山大学物理科学与工程技术学院, 广东 广州 510275
3 华南师范大学激光生命科学研究所教育部重点实验室, 广东 广州 510631
原子力显微镜(AFM)由于具有纳米量级的空间分辨率和皮牛(pN)量级的力分辨率已经在活细胞和细胞组织超微结构的研究中取得重大进展, 该技术为细胞生物力学的研究提供了新方法。通过力曲线可以得到与单个细胞的力学性质相关的信息。细胞弹性的变化是生物细胞发生病变的特征之一。利用AFM研究各种细胞的弹性特性, 为疾病的早期诊断和治疗以及病理机制的研究提供了一种强有力的工具。本文主要综述了近些年用AFM技术研究疾病相关的细胞弹性特性的应用新进展, 如发现多种类型的癌细胞都比健康细胞软, 以及在相关血液性疾病(如冠状动脉疾病、高血压和糖尿病)中红细胞的弹性也发生了变化。这些特性可对疾病的辅助诊断提供参考, 为病理学和临床医学研究提供了新依据。
原子力显微镜(AFM) 细胞弹性 病理学 Atomic force microscopy (AFM) cell elasticity pathology
1 四川大学 物理科学与技术学院 物理系，四川 成都 610065
2 绵阳师范学院 物理系，四川 绵阳 621000
3 中国科学院半导体研究所 超晶格国家重点实验室，北京 100083
分析了非掺GaSb材料及在GaAs衬底上用分子束外延生长掺杂Te的GaSb薄膜材料的缺陷特性，主要应用正电子湮没多谱勒展宽谱方法，并结合原子力显微镜和X射线衍射测试进行.多谱勒展宽谱研究表明，采用分子束外延法生长的掺杂Te的n型半导体GaSb薄膜材料的S参数比体材料小，所得缺陷主要是单空位与间隙原子，而几乎无复合体的缺陷类型.
原子力显微镜 正电子湮没 X射线衍射 atomic force microscopy (AFM) positron annihilation X-ray diffraction
1 Department of Electronics and Communication Engineering, Guru Jambheshwar University of Science & Technology, Hisar, India
2 Department of Electronics Science, Kurukshetra University, Kurukshetra, India
Frontiers of Optoelectronics
2011, 4(4): 349
1 中国科学院 研究生院，北京 100049
2 中国科学院 电工研究所 微纳加工研究部，北京 100190
为了扩大原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)使用范围，研制了一套大范围高速AFM系统。针对大范围高速扫描时Z方向控制问题，提出了前馈反馈混合控制方法。前馈控制包括自动调平前馈和基于前一行扫描前馈，前者通过多线扫描确定样品倾斜位置，将所有扫描点的倾斜位移差用函数式表达，然后将其换算为Z向驱动电压后驱动下扫描器运动；后者利用前一行扫描高度数据作为当前行Z向扫描器驱动的参考输入。反馈控制为在普通比例-积分(PI)控制基础上改进的动态P参数PI控制，P参数设置与误差大小有关。实验结果表明：采用本控制方法最大控制误差由40.17 nm减小为6.01 nm，误差均方根值由22.85 nm减小为2.01 nm,明显抑制了误差信号，提高了Z向控制效果，获得了更精确的高度图像。
原子力显微镜(AFM) 高速扫描 Z向控制 前馈反馈混合控制 Atomic Force Microscopy(AFM) high-speed scan Z control feed-forward and feed-back control
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
光栅参数测量技术是衡量光栅制作水平的重要标准。本文从直接测量法和间接测量法两个角度对现阶段较成熟的光栅参数测量技术进行了研究。重点介绍了原子力显微镜(AFM)测量法、扫描电子显微镜(SEM)测量法、激光衍射(LD)测量法以及散射测量术的测量原理和研究进展，指出了这些方法各自的优缺点和适用范围。AFM测量法和SEM测量法均可测得光栅的局部形貌信息，可用于检测光栅表面形貌缺陷; LD测量法和散射测量术反映的是激光照射区域的平均结果，其中LD测量法能得到光栅周期参数，而椭偏测量术能得到光栅周期以外的其他形貌参数。这些方法测得的光栅参数结果比较吻合，其中LD测量法不确定度最小，AFM次之，SEM最大。文章最后对未来光栅参数测量技术的发展方向进行了论述。
光栅 光栅参数测量 原子力显微镜 扫描电子显微镜 激光衍射仪 椭偏仪 grating grating parameter measurement Atomic Force Microscopy(AFM) Scanning Electron Microscopy(SEM) Laser Diffraction(LD) ellipsometer
1 The Key Lab of Advanced Technique and Fabrication for Weak-Light Nonlinear Photonics Materials, Ministry of Education, Tianjin Key Laboratory of Photonics Materials and Technology for Information Science, TEDA Applied Physics School, Nankai University, Tianjin 300475, China
2 Key Laboratory of Semiconductor Materials Science, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
Frontiers of Optoelectronics
2008, 1(1): 134
