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在纳米成像技术领域中,大量的工作着重于研究新方法,开发新仪器。对现有的成像系统和已扫描的图像进行分析,进一步获取有效信息,这样的工作只占很小一部分。 本人在研究生期间,基于现有的重要纳米成像仪器——扫描探针显微镜,致力于分析扫描图像中与实际形貌不符的原因,并尝试消除来自各个方面的影响,获得更加符合样品形貌的有关信息。 从引起成像偏差的因素的多个方面中,着重选取了其中作用比较大的两个方面——电子学反馈系统和探针形貌对图像的影响,做了深入的研究工作。 电子学反馈系统的工作状态直接影响了扫描所得的图像质量。本人在研究了仪器一整套完整的反馈系统以后,利用离散化的程序代替各个器件的功能函数来模拟扫描过程中,探针沿样品表面的运动情况。结果表明,该方法不仅能够直观地展示各个部件的工作状态,而且还能有效的解决此前实验过程中仅凭借传统经验来完成的重要工作。模拟的结果表明,电子学反馈系统中,比例参数的增加和积分参数的减小会导致扫描探针震荡幅度的增加,比例参数和积分参数需要搭配调整等结论,这些与经验是相符合的。除此之外,还可以得到一些其他的结论:比例参数的变化对探针震动幅度的影响明显大于积分参数的作用;积分参数的连续变化过程中是存在阈值现象的。这些都能在实验的客观现象得到验证。除了能够模拟系统的工作状态,基于该方法的仪器改进和图像处理也具有很好的前景。 探针形貌是另一个影响图像的重要因素。研究前人工作,指出限制其广泛应用的不正确或不现实的方面。同时借鉴一些试验中先进的理论,提出了自己的方法。从研究探针的形貌特点入手,依据探针与样品的作用关系,从图像中提取探针的形貌。并根据已知的关系和探针形貌,重新构建出更接近样品的图像,从而消除原图像中探针形貌因素的影响,使得新的图像能够更好的符合样品表面的真实形貌。借助原子力显微镜图像验证该方法,从图像中提取的探针轮廓,能够与针尖的电镜图像相吻合,重建后的图像也能够较好,证明其更加符合样品表面。此外,该方法还有诸多的优点,可以被广泛应用。