Separate-scan atomic force microscope for fast infrared scattering-type scanning near-field optical microscope
本研究设计了一种将分离扫描高速原子力显微镜与底部照明sSNOM耦合的系统，以提升扫描速率，从而在水溶液中实现秒级时间分辨的蛋白质结构变化成像，并通过肌动蛋白丝及紫色膜、微管实验验证了性能。
2025-08-04 physics.ins-det
Inverted Scanning Microwave Microscope for In Vitro Imaging and Characterization of Biological Cells
本文首次提出了一种称为倒置扫描微波显微镜（iSMM）的创新仪器，该仪器能够在纳米尺度上对活细胞的细胞内结构进行非侵入性和无标记成像和表征。特别是，iSMM不仅对表面结构敏感，而且对表面以下高达一微米的电磁特性敏感。iSMM可以通过简单的金属探针直接转换任何扫描探针显微镜（如原子力显微镜或扫描隧道显微镜）来构建，从而在耐用性、宽度、灵敏度和动态范围方面优于传统SMM。相比之下，迄今为止传统SMM的应用主要限于表面物理和半导体技术，因为传统SMM需要易碎且昂贵的探针，并且与盐溶液或活生物细胞不相容。
2019-03-13 physics.ins-det
Subwavelength microscope that uses frequency scanning for image reconstruction
提出了一种基于频率扫描的亚波长成像新原理。它示出，它是可能的，以重建的空间轮廓的外部场激励的阵列（或耦合阵列）的亚波长尺寸的共振粒子的频率扫描在整个频带的共振阵列模式。在扫描期间，测量和存储一个或最多两个点处的近场的值就足够了。在扫描之后，可以通过简单的后处理来重建近场的分布。所提出的近场显微镜没有移动部件。
2008-06-26 physics.ins-det physics.optics
Spatial heterodyne scanning laser confocal holographic microscopy
提出了一种空间外差探测的扫描激光共焦全息显微术。空间外差探测技术采用马赫-曾德尔干涉仪，参考光的频率相对于物光的频率通过两个声光调制器（AOM）移动。与传统的每个扫描点采集数百个时间样本以获得复杂信号的时间外差检测技术不同，空间外差检测技术利用典型线扫描共聚焦显微镜或点扫描共聚焦显微镜一维慢扫描中振镜扫描提供的线性时空关系产生空间干涉条纹，从而与传统的时间外差对应物相比，在相同照明下显著降低了采样速率并增加了信噪比。建议的空间外差检测方案适用于线扫描和点扫描共焦显微镜。在本文中，我们提出了空间外差检测方法的数学原理和实验方案的线扫描和点扫描共焦显微镜。计算机实验证明了这一思想的有效性。提出的空间外差扫描激光共焦全息显微镜（SH-SLCHM）在传统扫描激光共焦显微镜（SLCM）的基础上，在不增加光学和电子设计复杂度的前提下，可以同时获得物场的振幅和定量相位信息。SH-SLCHM可以在光学计量、体内组织成像和眼科成像中找到应用。
2016-10-11 physics.ins-det physics.optics
A Scanning Hall Probe Microscope for high resolution, large area, variable height Magnetic Field Imaging
我们提出了一种在环境条件下工作的扫描霍尔探针显微镜。该显微镜的独特功能之一是使用相同的步进电机进行样品定位和扫描，这使得它可以在x和y方向上具有大的扫描范围（几mm），扫描分辨率为0.1 $μ$ m。已经实施了协议，以使扫描在不同的高度从样品表面。z范围为35 mm。已经开发出尺寸为1-5 $μ$ m的微结构霍尔探针。最小探针-样品距离\textless{} 2 $μ$ m已获得通过组合的新的霍尔探针和探针-样品距离调节使用音叉为基础的力检测技术。该系统还能够记录本地B（z）分布。我们讨论了应用显微镜的微磁体阵列的研究正在开发的应用程序在微系统。* gorky.shaw @ ulg.ac.be.;现住址：
2016-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A subKelvin scanning probe microscope for the electronic spectroscopy of an individual nano-device
我们提出了一种结合扫描力和隧道显微镜工作在稀释冰箱，是优化的个别电子纳米器件的研究。该设备配备有商业压电定位器，能够在非常低的温度下将探针下方的样品位移数百微米，而不会过度加热。原子力显微镜的基础上的音叉谐振器探针用于低温精确对准的尖端与一个单独的设备。我们证明了混合约瑟夫森结的局域隧道光谱作为其电流偏置的函数。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Spherical aberration correction in a scanning transmission electron microscope using a sculpted foil
近20年前，经过60年的努力，科学家们成功地纠正了电子透镜的祸害，球面像差，使用电磁像差校正。然而，这种校正器需要重新设计电子柱、额外的空间、电源、水冷却和其他要求。在这里，我们展示了如何现代nanofableton技术可以用来超越未校正的扫描透射电子显微镜的分辨率更简单地通过雕刻成一个折射校正器，否定球面像差的材料箔。这种校正器可以使用简单的工艺以低成本制造，并安装在现有的电子显微镜上，而不改变它们的硬件，从而提供对空间分辨率的立即升级。使用我们的校正器，我们揭示了在未校正的显微镜中无法分辨的Si和Cu样品的特征。
2017-05-16 physics.ins-det physics.optics
Versatile Variable Temperature and Magnetic Field Scanning Probe Microscope for Advanced Material Research
我们已经建立了一个变温扫描探针显微镜（SPM），覆盖4.6 K - 180 K和高达7特斯拉的SPM头适合在一个52毫米口径的磁铁。它具有一个温控样品台，与SPM主体热隔离良好，与液氦浴有良好的热接触。它有一个在液氦温度下的7个样品架存储转盘，用于使用多个样品和场发射靶进行系统研究，用于对各种成分和掺杂条件的样品进行自旋偏振光谱成像扫描隧道显微镜（STM）研究。该系统配备了一个UHV样品制备室，并安装在由重型混凝土块和气动隔振器上的花岗岩台制成的两级隔振系统上。基于石英谐振器（qPlus）的非接触式原子力显微镜（AFM）传感器用于同时进行STM/AFM操作，以研究具有高绝缘性质的样品，例如强欠掺杂铜氧化物和强关联电子系统。
2017-10-21 physics.ins-det
Electron Energy Loss Spectroscopy of 2D Materials in a Scanning Electron Microscope
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
本文研究了在低能电子显微镜下二维材料的电子能损光谱，发现低能范围能显著增强电子-物质耦合，为相关研究提供了新的方法和视角。
2024-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A modular ultra-high vacuum millikelvin scanning tunneling microscope
我们描述了超高真空（UHV）扫描隧道显微镜（STM）的设计，结构和性能，能够在稀释冰箱的温度下成像，并配备了矢量磁铁。我们设计的主要目标是通过将STM系统划分为一组易于分离、可互换的组件来实现高水平的模块化。这自然地将STM仪器的UHV需求与稀释制冷机的典型非UHV构造分离，从而促进非UHV材料的使用，同时保持容纳STM的完全可烘烤的UHV室。模块化设计还允许从系统的其余部分快速移除显微镜头，允许在任何时候进行维修，修改甚至更换整个显微镜头，而不会加热低温恒温器或损害真空。在不使用低温滤波器的情况下，我们在超导Al（100）单晶上测量了184 mK的电子温度。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A scanning tunneling microscope for spectroscopic imaging below 90 mK in magnetic fields up to 17.5 T
我们描述了超高真空扫描隧道显微镜的发展和性能的组合极端条件下的超低温和高磁场。我们结合了顶部加载稀释制冷机和标准桶杜瓦瓶与底部加载超导磁体，以实现4.5天的运行时间，这是足够长的时间来执行各种光谱成像测量。为了使有效电子温度更接近混合室温度，我们特别注意滤除射频噪声，以及增强显微镜单元和混合室之间的热连接。通过测量铝的超导能隙谱，我们估计最低有效电子温度在90 mK以下。我们证实了长期稳定的光谱成像测量可视化超导涡旋的铜酸盐超导体Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{8+δ}$。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
The new FAST module: a portable and transparent add-on module for time-resolved investigations with commercial scanning probe microscopes
时间分辨率是扫描探针显微镜（SPM）最严重的限制之一，因为典型的图像采集时间大约为几秒甚至几分钟。因此，在表面发生的动态过程（例如表面扩散，薄膜生长，自组装和化学反应）的表征不能彻底解决传统的SPM。为了克服这一限制，几年前，我们开发了FAST模块的第一个原型，这是一种能够以视频速率或更高频率驱动商业扫描隧道显微镜（STM）的附加仪器。在这里，我们报告了一个完全重新设计的FAST模块版本，具有更好的性能和用户体验，可用于STM和原子力显微镜（AFM），并提供额外的功能，如原子跟踪模式。FAST模块的所有新功能，包括不同商业仪器之间的便携性，都进行了详细描述和实际演示。
2019-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Variable-temperature lightwave-driven scanning tunneling microscope with a compact, turn-key terahertz source
本文提出一种基于紧凑商用太赫兹源的变温光波驱动扫描隧道显微镜，在10–300 K和超高真空下实现皮秒级时间分辨与原子级空间分辨成像，降低了技术部署门槛。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Ultrafast supercontinuum fiber-laser based pump-probe scanning MOKE microscope for the investigation of electron spin dynamics in semiconductors at cryogenic temperatures with picosecond time and micrometer spatial resolution
我们描述了一个双色泵浦-探测扫描磁光克尔效应（MOKE）显微镜，我们已经开发的研究在低温下的半导体中的电子自旋现象与皮秒的时间和微米的空间分辨率。我们的显微镜的关键创新是使用超快“白光”超连续光纤激光源，它提供了整个可见光和近红外光谱范围的访问。我们的克尔显微镜允许独立选择激发和检测能量，同时避免了同步两个单独的皮秒激光系统的脉冲序列的必要性。独立调谐泵浦和探测波长的能力使得能够研究激发能对光致电子自旋动力学的影响。我们演示了皮秒实空间成像的光激发电子自旋包在（110）GaAs量子阱样品的扩散膨胀，以说明仪器的能力。
2013-10-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Design of a quantum diamond microscope with efficient scanning confocal readout
本文提出光片共焦量子金刚石显微镜（LC-QDM），结合光片照明与激光扫描共焦技术，利用金刚石氮空位缺陷实现高分辨率高速3D量子传感，无需薄NV层芯片，在激光功率受限场景下性能优势显著。
2025-03-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
A 350 mK, 9 T scanning tunneling microscope for the study of superconducting thin films and single crystals
我们报道了一种低温、高场扫描隧道显微镜（STM）的结构和性能，该显微镜工作温度低至350 mK，磁场高达9 T，具有薄膜沉积和原位劈裂能力。主要的重点在于STM头的简单设计，允许顶部加载的样品和创新的样品架设计，使我们能够获得光谱数据的超导薄膜原位生长在绝缘衬底上。文中还介绍了样品输送、样品室和隔振方案等其他设计细节。我们通过对NbSe 2单晶的原子分辨率成像和光谱以及对均匀无序的NbN薄膜的光谱图证明了我们的仪器的能力。
2013-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Design and performance of an ultra-high vacuum scanning tunneling microscope operating at dilution refrigerator temperatures and high magnetic fields
我们描述的结构和性能的扫描隧道显微镜（STM）能够采取的隧道态密度与亚原子的空间分辨率在稀释冰箱温度和高（14 T）磁场的地图。完全超高真空系统的特点是在底部加载稀释冰箱的末端可以目视访问双样品显微镜载物台，这有助于原位制备的尖端和样品的转移。双样品台能够定位所研究样品的最佳区域，并延长实验寿命。详细描述的显微镜的成功热锚定通过20 mK的基础温度读数以及250 mK的测量电子温度来确认。原子分辨的图像，以及互补的振动测量，确认在这个仪器中的振动隔离方案的有效性。最后，我们证明了显微镜是能够与典型的机器具有更适度的制冷相同的性能水平，通过测量光谱图在基准温度下在零场和在施加的磁场。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
A fully automated dual-tip scanning near-field optical microscope for localized optical excitation and detection in the visible and near-infrared
近场光学显微镜与两个独立的提示，同时激发和检测可以是必不可少的工具，研究本地化的光学现象的亚波长尺度。在这里，我们报告一个完全自动化和强大的双尖端扫描近场光学显微镜（SNOM），其中激发尖端是固定的，而检测尖端自动扫描周围区域的实施。为了监测和控制两个探针之间的距离，使用由于剪切力引起的机械相互作用。我们通过实验研究了合适的扫描参数，发现自动化双针尖SNOM可以在很宽的参数范围内稳定工作。为了证明自动双尖端SNOM的潜力，我们表征了可见光和近红外波长的金膜上的表面等离子体激元的传播。测量结果与数值模拟结果的良好一致性验证了双尖端SNOM用于近场局部光学现象表征的能力。
2020-07-07 physics.ins-det physics.optics
A low-temperature scanning tunneling microscope capable of microscopy and spectroscopy in a Bitter magnet at up to 34 T
我们提出了一种低温扫描隧道显微镜（STM）的设计和性能，它工作在一个水冷的Bitter磁铁，它可以获得高达38 T的磁场。由于磁体冷却水产生的高振动环境，需要独特设计的STM和减振系统。STM扫描头设计得尽可能紧凑和刚性，以最大限度地减少振动噪声的影响，并符合Bitter磁体的尺寸限制。STM使用差动螺旋机构用于粗尖端-样品方法，并且在低温下在氦交换气体中操作。在T = 4.2 K和高达34 T的磁场下，通过对高取向热解石墨（HOPG）的形貌成像和扫描隧道能谱（STS），证明了STM的可靠性和性能。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Interferometer-controlled soft X-ray scanning photoemission microscope at SOLEIL
ANTARES光束线（BL），一种新的软X射线扫描光电子显微镜位于SOLEIL同步辐射储存环已设计，建造和调试。所实施的干涉仪控制允许精确测量菲涅耳波带片（FZP）相对于样品的横向位置。一个有效的样品位置反馈已经实现了在静态模式下的实验期间，与一个固定的FZP位置进行纳米角度分辨光电子能谱学（纳米ARPES）测量所需的。同样，当在轻元素的吸收边缘周围执行典型的X射线吸收实验时，在FZP的平移期间，FZP相对于样品的位置已经获得了长期稳定性。此外，干涉测量系统的全自动反馈数字控制提供了所记录的二维图像的极低的正交失真。该显微镜是衍射有限的分辨率设置为几十纳米的质量的波带片。详细的干涉系统的设计和第一次调试结果的简要说明在这里。
2012-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Response-table-based virtual responding method and instrument and their applications in scanning probe microscopes
我们描述了一种虚拟响应方法和设备。它由一个模数转换器、一个数模转换器和一台计算机组成，并利用预先存储在计算机中的可搜索响应表（RT）来响应电子信号。RT是通过测量真实响应机器的输入-输出关系，然后根据输入数据对其进行排序来构建的。为了响应，输入信号被转换为数字数据，然后定位其在RT中的位置。响应信号由该位置周围的局部数值计算确定。该方法具有成本低、速度快、通用性强、噪声小、误差小、稳定性好等优点。
2006-11-15 physics.gen-ph physics.ins-det
Real-Time Scanning Charged-Particle Microscope Image Composition with Correction of Drift
在这篇文章中，一种新的扫描电子显微镜（SEM）图像合成技术，它可以显着减少漂移相关的图像损坏。漂移失真通常导致SEM图像中的模糊和失真。当应用传统的图像采集方法，即“慢扫描”和“快扫描”时，通常出现这种损坏。损坏通常非常严重;它可能使图像无法用于计量应用，特别是需要亚纳米精度的应用。所描述的校正技术与大量快速拍摄的帧一起工作，这些帧被适当地对准，然后被合成为单个图像。这样的图像包含比单个帧少得多的噪声，同时模糊和变形被最小化。该技术还提供了关于样品位置随时间的变化的有用信息，其可以应用于研究仪器的漂移特性而不需要额外的设备。
2010-08-06 physics.ins-det
A compact ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope with dilution refrigeration
我们已经设计并建立了一个扫描隧道显微镜（STM）的操作在超高真空中的毫开尔文温度设置。一个紧凑的低温恒温器与集成的稀释制冷机已经建成，允许测量的基础温度为25 mK的磁场高达7.5 T的低机械和电子噪声。该低温恒温器并不比传统的氦浴低温恒温器（分别为23升和13升氮气和氦气）大，因此该装置不需要大型实验大厅，可以轻松安装到标准实验室空间中。通过将STM与低温恒温器和泵送系统机械解耦，使运行稀释循环的机械振动保持在300 fm/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$以下。所有的电子输入线进行低通滤波，降低电子温度低于100 mK，从超导铝的准粒子峰推断。显微镜在停放位置时可进行光学操作，使样品和针尖交换快速且用户友好。为了测量，将STM向下降低60 mm，使得样品在湿超导磁线圈的中间结束。
2018-06-11 cond-mat.other physics.ins-det
An ultra-compact low temperature scanning probe microscope for magnetic fields above 30 T
我们提出了一个高度紧凑的高场扫描探针显微镜（HF-SPM）的设计，在极高的磁场，由一个水冷的Bitter磁铁能够达到38 T的低温下运行。HF-SPM直径为14 mm：Attocube纳米定位器控制压阻AFM悬臂与扫描样品的粗略接近。Bitter磁铁构成了SPM的极端环境，由于振动噪声的高水平; Bitter磁铁噪声在频率高达300 kHz的特点和噪声缓解方法进行了描述。HF-SPM的性能通过高达30 T的地形成像和噪声测量来证明。此外，使用SPM作为三维磁致伸缩测量仪的磁致伸缩测量证明通过测量上的磁挫尖晶石样品。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
True Alternating Current Scanning Tunneling Microscope (ACSTM): tunneling on insulators
Leiden University（莱顿大学）
本文提出一种基于真实交流电流的STM新方法，实现非导体表面如玻璃和氧化物的原子级成像，并提供高频电子信息。
2026-09-23 physics.ins-det
A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements
我们报告的低温（300 mK）近场扫描微波显微镜的设计和性能。它使用微波谐振器作为近场传感器，工作频率为6 GHz，微波探测幅度低至100 uV，接近足够低的光子数（N~1000）的谐振器，使相干量子操纵变得可行。该谐振器是由一个小型化的分布式分形超导电路，是集成的探针，微加工到足够紧凑，使它可以直接安装在石英音叉，并用于并行操作的原子力显微镜（AFM）。谐振器磁耦合到传输线读出，并实现增强的灵敏度，我们采用了庞德-德雷弗-霍尔测量方案锁定到谐振频率。我们在针尖周围实现了良好的局部近场，使得微波分辨率与AFM分辨率相当，并且电容灵敏度低至6.4x10^-20 F/rtHz，受到机械噪声的限制。我们相信，这里提出的结果是在纳米尺度上使用近场扫描微波显微镜探测量子系统的重要一步。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Nanoscale Electric Field Imaging with an Ambient Scanning Quantum Sensor Microscope
金刚石中的氮空位（NV）中心是一种很有前途的量子传感器，具有非常广泛的传感能力。虽然扫描NV磁力测定法是公认的，但NV电测法迄今为止仅限于大块金刚石。在这里，我们展示了成像外部交流（AC）和直流（DC）电场与一个单一的NV在钻石扫描尖端的顶点在环境条件下。由于表面上的电荷噪声，在低频下观察到强电场屏蔽效应。我们定量测量其频率依赖性，并克服这种筛选通过机械振荡的尖端成像直流领域。我们的扫描NV电测法实现了26 mV um^（-1）Hz^（-1/2）的AC E场灵敏度、2 V um^（-2）Hz^（-1/2）的DC E场梯度灵敏度以及由NV样品距离限制的低于100 nm的分辨率。我们的工作是建立一个基于扫描探针的多模态量子传感平台的重要一步。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
A High-Resolution Combined Scanning Laser- and Widefield Polarizing Microscope for Imaging at Temperatures from 4 K to 300 K
偏振光显微术作为光学各向异性材料的对比度增强技术，是一种非常适合于固态物理中各种效应的研究的方法，例如晶体中的双折射或磁光克尔效应（MOKE）。我们提出了一种显微镜设置，结合了宽视场显微镜和共焦扫描激光显微镜与偏振敏感探测器。通过使用高数值孔径物镜，在405 nm波长处实现了约240 nm的空间分辨率。将样品安装在$^4$ He连续流动低温恒温器上，提供4 K至300 K的温度范围，并使用电磁体施加高达800 mT的磁场，其中面内取向可变，面外取向为20 mT。偏光显微镜的典型应用是通过纵向和极性MOKE成像的面内和面外磁化，通过法拉第效应成像的磁通量结构覆盖有磁光指示膜的超导体或成像的结构特征，如双壁在四相SrTiO $_3$。扫描激光显微镜还提供了通过检测电流偏置样品上的光束感应电压变化来获得样品的电输运性质的局部信息的可能性。这种磁，结构和电成像能力的结合使显微镜成为氧化物电子学，自旋电子学，磁学和超导学领域研究的可行工具。
2017-11-15 cond-mat.other physics.app-ph physics.ins-det
Adding Radio Frequency Capabilities to a millikelvin Scanning Tunneling Microscope
University of Maryland（马里兰大学）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）
本研究通过改进毫开尔文扫描隧道显微镜，实现了射频反射测量，用于表征超导体的射频损耗和电子温度，并展示了高灵敏度成像岛状特征的能力。
2025-12-16 physics.ins-det
Low-temperature and high magnetic field dynamic scanning capacitance microscope
我们展示了一个动态扫描电容显微镜（DSCM），工作在大带宽，低温和高磁场。该装置是基于一个非接触式原子力显微镜（AFM）与石英音叉传感器与非光学激发和读出的地形，力和耗散测量。金属原子力显微镜针尖形成了一个射频谐振器的一部分，具有由样品属性和针尖-样品电容调制的传输特性。针尖运动引起在AFM传感器及其谐波的频率下的电容的调制，其可以与AFM数据同时记录。我们使用一个直观的模型来描述和分析的谐振器传输，并表明，对于大多数实验条件下，它是成比例的复杂的尖端样品电导，这取决于尖端样品电容和样品电阻率。我们展示了DSCM的性能下埋在聚合物层的金属盘上，我们讨论了图像记录在二维电子气中的量子霍尔效应制度，即在低温和高磁场，我们直接成像的物理边缘处的样品的可压缩条纹的形成。
2008-12-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Millikelvin scanning tunneling microscope at 20/22 T with a graphite enabled stick-slip approach and an energy resolution below 8$μ$eV: Application to conductance quantization at 20 T in single atom point contacts of Al and Au
我们描述了一个扫描隧道显微镜（STM），工作在磁场高达22特斯拉和温度下降到80 mK。我们讨论的STM头的设计，与改进的粗糙的方法，振动隔离系统，并努力提高能量分辨率，使用紧凑的过滤器多行。我们测量了铝的超导能隙和约瑟夫森效应，并表明我们可以分辨出小到8，$μ$ eV的态密度特征。我们测量了2 H-NbSe层状材料$_2$中原子尺寸接触的量子化电导，并制作了原子分辨率和态密度图像。后者的实验是通过连续操作的STM在磁场为20 T，在几天内没有中断。
2021-08-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Cryo scanning transmission X-ray microscope optimized for spectrotomography
低温扫描透射X射线显微镜，低温STXM，已设计和委托在加拿大光源同步加速器。仪器设计为在100 - 4000 eV（λ = 12.4 - 0.31 nm）范围内工作。用户可以通过装载锁插入先前冷冻的样品，并将其在光束中旋转正负70度以收集断层扫描数据集。样品可以在92 K下保持较长的时间，主要是为了抑制辐射损伤，并且在10-9 Torr的量级上保持压力以抑制样品污染。所实现的空间分辨率（30 nm）和光谱分辨率（0.1 eV）类似于其它当前软X射线STXM，如通过对已知样品和测试图案的测量所证明的。数据采集效率对于成像和断层摄影都明显更有利。汽车氢燃料电池薄切片的2D图像，3D断层照片和4D化学地图展示了当前的性能和新的能力，即低温光谱断层扫描在软X射线区域。
2018-08-16 physics.ins-det
Implementing dynamic high-performance computing supported workflows on Scanning Transmission Electron Microscope
本文提出将STEM-EELS与HPC和机器学习无缝集成，构建含目标查找与DKL的动态工作流，以提升全球70%可用STEM的材料表征效率与范围。
2024-06-16 cond-mat.mtrl-sci cs.HC physics.ins-det
Atomically resolved probe-type scanning tunneling microscope for use in harsh vibrational cryogen-free superconducting magnet
我们提出了一个探针型扫描隧道显微镜（STM）的原子分辨率，被设计为直接插入和工作在一个苛刻的振动无低温超导磁体系统。当在磁体中安装商用可变温度插入件（VTI）并且STM又容纳在VTI中时，可以实现1.6K的最低温度，其中STM仍然运行良好。在脉冲管制冷机（PTC）冷却的8 T超导磁体上进行了实验，获得了石墨和NiSe_2在其临界温度附近的原子旋转像以及后者的扫描隧道谱（STS，即dI/dV谱）数据，显示了超导能隙随温度变化的形成过程。在1.6K时，STM在X-Y平面和Z方向的漂移速率分别为1.15和1.71 μ m/min。对隧穿电流的噪声分析表明，主峰（6.84和10.25Hz）的幅度很低。这一点很重要，因为无冷冻剂的磁体系统长期以来被认为对任何原子分辨率测量都过于苛刻。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.ins-det
Definition of design guidelines, construction and performance of an ultra-stable scanning tunneling microscope for spectroscopic imaging
光谱成像扫描隧道显微镜是研究量子材料的强大技术，能够提供亚原子分辨率的局部电子结构信息。然而，由于大多数光谱测量是在没有反馈到尖端的情况下进行的，因此它对来自环境的振动非常敏感。这需要使用具有低振动设施的实验室，并结合非常坚固的显微镜结构。在这篇文章中，我们报告的设计和制造的超稳定STM光谱成像测量，在超高真空和低温（4 K）。我们对显微镜的主要部件进行有限元分析计算，以指导设计选择更高的刚度，我们选择蓝宝石作为STM头的主要材料。通过结合这两种策略，我们构建了一个STM头与测量的最低共振频率高于f0=13 kHz的粗接近机制，一个值比以前报道的高三倍，并与计算结果吻合良好。因此，我们无需专门的低振动实验室，即可实现$\sim$ 6 fm/sqrt（Hz）的平均振动水平。我们展示了显微镜的性能与地形和光谱测量的相关金属Sr 2 RhO 4，显示在真实和倒易空间的准粒子干涉图案与高信噪比。
2018-10-23 cond-mat.str-el physics.app-ph physics.ins-det
Calibrating coordinate system alignment in a scanning transmission electron microscope using a digital twin
本文提出一种利用数字孪生和交互式实时数据处理来校准4D STEM中扫描与探测器坐标系统对齐的方法，以匹配真实仪器行为。
2024-03-13 cs.HC physics.ins-det
A 30 mK, 13.5 T scanning tunneling microscope with two independent tips
我们描述的设计，结构和性能的超低温，高场扫描隧道显微镜（STM）与两个独立的提示。STM安装在稀释冰箱上，并在30 mK的基础温度和高达13.5 T的磁场下运行。我们着重于设计的双头STM头，以及样品转移机制，它允许\textit{in situ}转移从超高真空（UHV）制备室，而STM是在1.5 K。其他设计细节，如振动隔离和射频滤波布线也进行了说明。通过光谱电流噪声特性和原子分辨率图像的均方根粗糙度证明了它们的有效性。高场能力由$\text{Cu}_x\text{Bi}_2\text{Se}_3$的超导能隙的磁场依赖性示出。最后，我们提出的图像和光谱与超导Nb尖端与冰箱在35 mK，表明我们的尖端/样品的有效温度约为184 mK，对应于16 $μ$ eV的能量分辨率。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Advances in Modeling of Scanning Charged-Particle-Microscopy Images
人工扫描电子显微镜（SEM）和扫描离子显微镜图像的建模最近变得重要。这是因为需要提供具有先验确定的参数的可重复图像。模拟的人工图像在评估新的成像和成像技术方面非常有用，如图像清晰度计算或漂移校正图像合成（DCIC）。最初，NIST开发的人工图像生成器仅设计用于生成用于图像清晰度评估的金碳分辨率样品的SEM图像。从那时起，该软件的新改进版本是用C++编程语言编写的，并处于公共领域。该软件的当前版本可以生成任意样本、任何漂移函数和许多其他功能。这项工作描述了在带电粒子显微镜，这是应用在人工图像发生器和DCIC技术的扫描。作为一个例子，DCIC技术的性能进行了演示。
2010-05-14 physics.comp-ph physics.ins-det
Fast Micron-Scale 3D Printing with a Resonant-Scanning Two-Photon Microscope
3D打印允许从数字设计中快速制造复杂的物体。一种3D打印工艺，直接激光写入，通过引导聚焦激光束穿过待创建的物体的形状来聚合光敏材料。最高分辨率的直接激光写入系统使用飞秒激光来实现双光子聚合。焦点（聚合）点通过机械平台或电流计控制的反射镜在所需物体的形状上转向。在这里，我们报告了一种新的高分辨率直接激光写入系统，采用共振镜扫描仪，以实现显着增加的打印速度比检流计或压电为基础的方法，同时保持分辨率的数量级为微米。这台打印机是基于一个软件的修改，以一个实验室可用的共振扫描双光子显微镜。我们展示了从硬件配置和控制软件到打印大约$400\times 400\times 350\;μ$ m的对象的完整过程链，并使用客观基准验证性能。这项工作在开源许可下发布，使微型3D打印可用于双光子显微镜用户的大型社区，并为精密打印设备的广泛使用铺平了道路。
2018-02-26 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
A Planar Scanning Probe Microscope
扫描探针显微镜（SPM）传统上是基于非常尖锐的尖端，其中顶点的小尺寸对于分辨率至关重要。这种模式即将发生转变，因为新一代的平面探针（钻石中的色心、超导传感器和单电子晶体管）有望以迄今无法达到的灵敏度对微小的电场和磁场进行成像。到目前为止，已经投入了大量的努力来制造这些平面传感器的尖状结构。这会影响性能，并带来相当大的工程挑战，只有少数实验室掌握。在这里，我们提出了一个从根本上简化，tipless，方法-一种技术，用于扫描一个扩展的平面传感器平行于一个平面样品在几十纳米的距离。它基于远场光学技术的组合，分别以亚mrad和亚nm的精度测量探针和样品之间的倾斜和距离。采用这些测量作为反馈信号，我们证明了近场光学成像的等离子体激元模式在银纳米线由一个单一的NV中心。我们的计划，同时提高了传感器的质量和扩大了现有的尖端为基础的计划的限制以外的可用传感器的范围。
2018-05-08 physics.ins-det physics.optics
Near-field scanning microwave microscope for interline capacitance characterization of nanoelectronics interconnect
提出了一种非接触式测量Cu/low-k互连线间电容的方法。它是基于一个微型测试车辆的净电容为几个毫微微法拉形成的两个20 μ m长的平行线（线）的宽度和间距相同的互连线的利益。每条线都连接到一个小的测试焊盘。车辆阻抗是在4 GHz下通过探头尺寸为10 μm的近场微波探头通过探头与车辆测试垫的电容耦合来测量的。在4 GHz下的全三维有限元建模证实了微波辐射集中在形成车辆的两条电线之间。一个分析集总元件模型和短路/开路校准方法已被提出来提取线间电容值从测量数据。我们已经验证了几个测试车辆上的铜和低k电介质的300毫米晶圆的技术。车辆线间距范围为0.09至1 μm，铜线宽度为0.15 μm。这是近场扫描微波显微镜首次应用于测试车辆的集总元件阻抗的测量。
2011-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A millikelvin scanning tunneling microscope in ultra-high vacuum with adiabatic demagnetization refrigeration
本研究设计了一款基于绝热退磁制冷的超高真空毫开尔文STM，实现30 mK-1 K精准控温与长时稳定运行，结合隔振屏蔽设计与极简探头达成优异机械稳定性。
2021-03-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
