光子扫描隧道显微镜(PSTM)的研制与应用

　　1概述

　　观察作为一种科学研究方法，有着漫长而悠久的历史，从古到今，任何联系实际和科学研究都离不开观察，在某种意义上可以说，没有观察就没有科学研究，尤其在科技迅猛发展的今天，高精度的观察手段、观察仪器是科学研究重大突破所必不可少的。从认识论角度来看，现代自然科学所涉及的空间范围，从10^-16厘米(电子半径上限)到10²⁸厘米(100亿光年宇宙天区)，共贯穿钊个数量级;所涉及的时间范围从10^-27秒(共振态粒子的寿命)到10¹⁷秒(100亿年)，共贯穿40个数量级，人类认识自然本领的每二步提高，无不依赖于观察仪器的一次次重大突破。

　　纵观显微科学的发展历史，经过几百年的发展，及多少代科学家的努力，显微仪器已经形成了一个庞沃的家族，从十九世纪的消色差光学显微镜镜，五十年代发展起来的电子探针，以及当今方兴未艾的寻本场离世纪四十年代的扫描电子显微子显微镜(FIM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描隧道显微镜(STM).直到最新发展起来的原子力显微镜(AFM)和光子扫描隧道显微镜(PsYM)等等，可以说是形形色色、丰富多彩;它们各自拥有不同的适用范围和使用特色，同时还保持着极为紧密的亲缘关系。例如:电子扫描隧道显微镜(EsTM)与光子扫描隧道显微镜〔PSTM)不论在机理上，还是在结构上都有着极为相似的一面。

　　相比之下，光子扫描隧道显微镜(PSTM)可以说是显微仪器家族的新成员，其理论基础来源于近场光学。近场光学的概念提出比较早，定量的研究到80年代才见国外报导。光子扫描隧道显微成像技术国外89年提出，至今已有美国、法国、日本先后发表或报导了实验研究结果，并已申报了几项专利，国内尚未见到了本项目有关的成果报导。

　　2PSTM的特点及其适用范围

　　相对于扫!雄电镜s矛粗描隧道显微镜还具有以下优点:(1)可用于不导电样品的观测，(2)要以进行表面三维寥体感像。(3)更适用于光谱学等方面的应用;(4)图像由数字数据流组成，便于远距离观察、储存及处理，采用电子显微镜观察时，必须对样品做特别处理，因而会引进许多人为因素;(5)由于不需要真空条件，使用成本和维修费用都很低，其应用范围也较为广泛。尤其在生物工程等领域，PSTM更具优势，因为电子显微镜的真空工作环境对活细脆具有直接的破坏作用，而PSTM则可以看到活细胞的三维立体图像。

　　PSTM目前国际上已经开展了以下几个方面的具体应用:(1)对生物样品、聚合物、光学材料等多种样品进行表面形状观测i(2)表面轮廓、粗糙度观测;(3)对薄胶片的研究;(9)光波导的研究，C5)观测衍射光栅的表面像，以推知和评价光栅的闪熠角和顶角，这将有助于光姗的标准化;(6)无损检查半导体晶片等，(7)应用于毫微结构分析，化学成份分析与光谱分析等诸多领域中。因此，预计这项新技术将在医学、生物工程、光波导和光电集成电路检测，材料科学和表面科学等一些高技术学科和产业中有着广阔的应用前景。此外，还可将此新兴技术不断向其它技术领域多方面渗透，逐步开拓、建立新的应用领域，充分发挥其内在潜力，这将对科技发展及国民经济建设产生一系列重要的影响。