2025-11-11 16:44:23扫描显微镜
扫描显微镜是一种利用扫描技术获取样品表面形貌或内部结构信息的显微镜。它通过逐点扫描样品,收集反射、透射或散射的信号,再经过计算机处理,形成高分辨率的图像。扫描显微镜广泛应用于材料科学、生物医学、纳米技术等领域,可用于观察微小结构、测量尺寸、分析成分等。其具有高分辨率、非接触测量、三维成像等特点。

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2025-01-02 12:15:11声学扫描显微镜探头怎么用
声学扫描显微镜探头怎么用 声学扫描显微镜(AFM)作为一项先进的成像技术,广泛应用于材料科学、生物医学、半导体等领域。而其中,探头的使用是实现精细成像的关键步骤之一。本文将详细介绍声学扫描显微镜探头的使用方法,帮助科研人员更好地理解如何通过合适的操作,优化显微镜的性能,获得高质量的样品图像与数据。 1. 声学扫描显微镜探头的基本构造 声学扫描显微镜的探头通常由一个极其敏感的微小探针、弹性支架和一个电子系统组成。其主要作用是利用超声波或其他声学信号与样品表面相互作用,从而捕捉物质表面的微小变化。探头的极为细小,可以触及单个分子级别的细节,因此精确的操作至关重要。 2. 如何正确使用声学扫描显微镜探头 2.1 设置探头 在使用声学扫描显微镜之前,首先需要正确安装探头。根据不同的显微镜型号,探头的安装方式有所不同,通常需要根据厂商提供的操作手册进行安装。安装时要确保探头方向与样品表面平行,并且探头与样品之间的距离要适中。探头与样品的接触力通常较小,以避免损伤探针或样品。 2.2 调整扫描参数 在安装好探头之后,需要根据样品的特点调整合适的扫描参数。包括扫描速度、分辨率、探针的振幅等。扫描速度过快可能导致图像模糊,过慢则可能增加数据采集时间,影响实验效率。根据样品的硬度和表面状态,适当调整扫描的探头力度,以保证得到高精度的成像结果。 2.3 进行样品扫描 当探头正确安装并且扫描参数设置好之后,便可以开始对样品进行扫描。在此过程中,操作人员需要保持稳定的工作环境,避免外界震动或温度波动影响探头的精度。探头通过其振动与样品的相互作用,将表面信息转化为电信号并反馈到显微镜系统中,进而生成高分辨率的图像。 2.4 数据分析与处理 扫描完成后,所获得的数据可以通过专用软件进行处理和分析。根据图像的需要,可能需要对数据进行去噪、增强对比度等后处理操作,以提高图像质量并进行进一步的科学分析。此时,操作人员要特别注意软件中各类参数的设置,确保分析结果的准确性。 3. 声学扫描显微镜探头的常见问题与解决方法 在使用过程中,声学扫描显微镜探头可能会遇到一些问题,比如探头损伤、图像噪点过多等。常见的解决方法包括: 探头损伤:探头尖端容易受损,尤其是在操作过程中与样品表面发生碰撞时。避免过度施加压力或选择硬度较高的样品进行扫描,可以有效延长探头的使用寿命。 图像噪点问题:噪点过多可能是由于探头不稳定或扫描参数设置不当导致的。可以通过调整扫描速度或使用更高质量的探头来改善图像质量。 4. 结语 声学扫描显微镜探头的正确使用对实验结果至关重要。只有在安装、参数调整和扫描操作中细心把控,才能确保获得高分辨率的成像数据,进而推动科研工作的发展。掌握这些基本操作方法,将有助于在材料科学、生物医学等多个领域实现精确的微观探测,为科研创新提供有力支持。
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2023-05-18 16:59:34全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜,二维材料与超快
全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT     MONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜,突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起,以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号,真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT       全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测,还可以兼容瞬态吸收光谱(Transient absorption (TAS))、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计,使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜(NESSIE)联用,实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验,系统软件可自动调控参数,光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数:高精度激光扫描显微镜NESSIE      MONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品,在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器,物镜高度最多可变化5英寸,大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能,可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起,也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。                  图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE        高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束,输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束,这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移,因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。        图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a) 用相机测量的白光图像。b) 用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器(5mW激光输出)进行激光扫描线性反射率测量。c) 同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE应用案例:1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征      美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频(FWM)技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应,利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明,提取材料参数,如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布,比目前普遍的技术,包括白光显微镜和线性微反射光谱学,可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4.  (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图,在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究      过渡金属二卤代化合物(TMDs)是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中,去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中,耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常,TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现,这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱(Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS),阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变,并确定了量子信息的应用前景。此外,课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化,但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. (a)hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。(b)MoSe2/WSe2异质结构在图(a)中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。(c)图(b)中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。(d)MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。(e)MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。(f)所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究      当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时,就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制: (i)吸引极化子(AP)分支与配对现象有关,跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚;(ii)排斥分支(RP),这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中,许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加,吸引极化子的量子退相保持不变,表明准粒子稳定,而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)
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2021-09-03 11:15:36超声扫描显微镜知识库-什么是换能器?
换能器---水浸超声扫描显微镜水浸超声扫描显微镜系列有很多部件,其他有一个关键的部件叫作:换能器,称之为超声探头,它是把高频电子脉冲信号转换为超声波信号的一个器件,相当于把电能量转换为机械能,因此称为换能器。它的内部是一些压电晶体,就是一片片很 薄的陶瓷片粘接到一起的一个“堆”,当在两端加上电压时,这个堆就作微量的位移(即会伸长或缩短,且具有线性特性)。换能器的主要性能指标有:工作频率、频带宽度、电声频度、谐振频率时的阻抗、指向性(发射波束宽度)和灵敏度等。按物理特性和使用材料的不同,换能器可分为两类:磁致伸缩换能器和电致伸缩换能器。前者应用铁磁材料的磁致伸缩效应,常由镍或镍铁合金制成;后者应用电致伸缩效应和压电效应,常由钛酸钡陶瓷和铣钛酸铅陶瓷等介质电材料制成换能器的外观,如下图所示,各种形状都有
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2023-05-26 11:43:55全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜,二维材料与超快光学实验必备!
全共线多功能超快光谱仪BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜,突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起,以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号,真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测,还可以兼容瞬态吸收光谱(Transient absorption (TAS))、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计,使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜(NESSIE)联用,实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验,系统软件可自动调控参数,光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数:若您对设备有任何问题,欢迎扫码咨询!高精度激光扫描显微镜NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品,在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器,物镜高度最多可变化5英寸,大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能,可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起,也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束,输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束,这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移,因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a) 用相机测量的白光图像。b) 用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器(5mW激光输出)进行激光扫描线性反射率测量。c) 同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷若您对设备有任何问题,欢迎扫码咨询!BIGFOOT+NESSIE应用案例:01高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频(FWM)技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应,利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明,提取材料参数,如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布,比目前普遍的技术,包括白光显微镜和线性微反射光谱学,可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4.  (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图,在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).02二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物(TMDs)是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中,去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中,耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常,TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现,这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱(Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS),阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变,并确定了量子信息的应用前景。此外,课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化,但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. (a)hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。(b)MoSe2/WSe2异质结构在图(a)中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。(c)图(b)中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。(d)MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。(e)MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。(f)所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)03掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时,就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制:(i)吸引极化子(AP)分支与配对现象有关,跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚;(ii)排斥分支(RP),这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中,许多关于其性质的问题和争论仍然存在。美国德克萨斯大学奥斯汀分校李晓勤教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加,吸引极化子的量子退相保持不变,表明准粒子稳定,而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学研究对于理解导致其形成的配对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)若您对设备有任何问题,欢迎扫码咨询!
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2025-10-27 15:15:20扫描透射电子显微镜是什么
扫描透射电子显微镜(STEM)作为现代材料科学、纳米技术以及生命科学研究中不可或缺的工具,凭借其高分辨率和优越的成像能力,极大地推动了微观世界的探索。本篇文章将深入解析扫描透射电子显微镜的基本原理、结构组成、技术优势及在科研领域的核心应用,旨在帮助读者全面理解这一仪器的技术特性及其科研价值。 一、扫描透射电子显微镜的基本原理 扫描透射电子显微镜结合了扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)的优点,利用电子束扫描样品表面,生成高分辨率的内部结构图像。在操作过程中,电子束被聚焦成细束,逐点扫描样品,穿透样品后被不同区域的原子散射。通过检测电子的穿透和散射,STEM可以获取样品的微观结构和化学组成信息,其分辨率甚至可以达到亚纳米级别。 二、结构组成与工作原理 STEM主要由高强度电子枪、电子透镜系统、扫描控制系统和检测器组成。电子枪发射加速电子,经过一系列电子透镜聚焦成细电子束。扫描系统通过精密的扫描线控制电子束在样品上的运动轨迹,样品通过特殊的支持架固定在样品架上。检测器如能量色散X射线(EDS)和电子能谱分析(EELS)则供应材料的化学和电子结构信息。整个系统通过实时扫描与信号采集,重建出细腻的二/三维微观图像,提供丰富的结构与成分信息。 三、技术优势与创新点 相比传统的显微技术,STEM具有多项独特优势。其极高的空间分辨率使微米、纳米甚至亚纳米尺度的结构成像成为可能。STEM结合了多种分析技术,如EDS和EELS,可以在同一平台实现元素分析与化学状态检测。先进的扫描算法和电子源的优化提升了成像速度和成像质量,同时降低了样品的辐射损伤,尤其重要于生命科学和有机材料研究。 四、在科研中的广泛应用 科学研究中,STEM扮演着关键角色。从材料科学的角度,它被用来观察先驱材料如纳米粒子、二维材料和复合材料的原子排列。对于电子器件开发,STEM可以详细分析晶格缺陷和界面结构,为性能优化提供依据。在生命科学领域,STEM使得生物样品的超高分辨率成像成为可能,即使是在不破坏样品的基础上揭示细胞内部的复杂微观结构。除此之外,STEM在催化剂研究、能源存储以及环境科学中都显示出巨大的应用潜力。 五、未来发展方向与挑战 未来,随着电子源和检测器技术的进步,STEM有望实现更快的扫描速度和更高的空间分辨率。样品制备方面也在不断创新,以适应更复杂和多样的研究需求。STEM仍面临辐射损伤、样品制备困难以及设备成本高昂的挑战。跨学科的技术融合,如与人工智能的结合,也为其未来的发展打开了新的思路。 结语 扫描透射电子显微镜作为一种结合了高空间分辨率与多功能分析能力的先进显微技术,正不断拓展其在科学研究中的边界。借助其强大的成像和定量分析能力,STEM正为解码微观世界的奥秘提供无可替代的工具,推动科学从宏观走向微观、从定性走向量化的深层次理解。未来,随着技术的不断演进,STEM必将在材料科学、生物医药以及纳米技术等领域扮演更加核心的角色。
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