俄罗斯学者找到提高显微镜精确度的方法

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俄罗斯托木斯克理工大学和特维尔国立技术大学的科研人员,找出提高纳米显微镜精度10倍的方法。

此外,科研人员还找出解决显微镜探针摆动导致显像质量不高的方法。研究结果发表在《应用表面科学》杂志上。

据托木斯克理工大学工作人员透露,分辨率达到纳米量级的扫描探测显微镜检查方法建立在获得探测探针与表面相互作用的反应的基础上。方法不够精准存在诸多原因,其中一个是由悬臂不稳定引起的,探针就位于悬臂的末端。

科学家研制出搜索暗物质的超快速机器人显微镜 - 俄罗斯卫星通讯社
科学家研制出搜索暗物质的超快速机器人显微镜

学者们说,研究者们通常只考虑悬臂的振动。但探针不仅与悬臂一起振动,它还有自己的摆动,其频率与悬臂振动的频率不同。研究者们考虑的正是单壁碳纳米管(SWCNT)探针的摆动。

托木斯克理工大学和特维尔国立技术大学的学者们利用数学摆模型,对单壁碳纳米管(SWCNT)探针针尖偏离平衡位置进行了分析,制造出了探针摆动方程模型,确定了探针参数与其不稳定性特点之间的分析联系。

“基于探针摆动、构形和结构特性,我们分析了探针在‘探针原子——表面原子’系统中的运动,弄清楚了探针摆动会导致所研究的表面片段的尺寸增加到探针摆动轨迹的尺寸”,——托木斯克理工大学油气事业部副博士薇拉·杰耶娃向俄新社介绍说。

学者们思考出如何改善显微镜的分辨率 - 俄罗斯卫星通讯社
学者们思考出如何改善显微镜的分辨率
研究者们建议抵消探针摆动,突出探针尖端中心的偏离以及XY平面位于探针下表面部分中心的偏离,接下去利用信号调制把它们从光学传感器信号中剔除出去。

学者们说,所提出的探针摆动抵消方法有助于防止探针摆动对扫描显微镜显像质量产生不良影响,减轻信号模糊。这保证在确定所研究表面片段时的精确度更高,视表面构形及表面粗糙度与探针尺寸的相称性而定,从2倍提高到10倍。

考虑到沉淀的影响或者单壁碳纳米管(SWCNT) 中缺乏原子,专家们未来计划研究通过按所需顺序排列所选择材料的原子的途径,制造带有指定振动参数的单壁碳纳米管(SWCNT)探针的可能性。这对许多纳米领域可能有益,比如在从内部作用于血管内壁的情况下,对医学领域可能有益。

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