光子掃描隧道顯微鏡成像的數(shù)值模擬.pdf

1、光子掃描隧道顯微鏡(PSTM)是一種新近發(fā)展起來的掃描探針顯微鏡(SPM)，對利用光學(xué)探針探測的樣品表面隱失波所攜帶的超高頻信息進(jìn)行成像，能夠突破衍射極限的限制，具有光學(xué)檢測無損探測的特點(diǎn)，因而在透明材料，生物，醫(yī)學(xué)研究中都有應(yīng)用。 PSTM成像質(zhì)量受多種因素的影響，而其物理模型構(gòu)成多體散射系統(tǒng)，嚴(yán)格的理論分析十分困難，因而數(shù)值模擬在理論研究中具有重要意義。光纖探針作為PSTM成像的關(guān)鍵部件與成像結(jié)果直接相關(guān)，本文利用FDTD

2、對帶金屬納米棒的鍍膜孔徑探針的PSTM成像進(jìn)行了模擬，數(shù)值模擬結(jié)果顯示，帶納米金屬棒鍍膜孔徑探針的性能主要受納米棒的尺寸決定，較普通孔徑探針在分辨率和靈敏度方面都有明顯改進(jìn)，并且穩(wěn)定性更高。 近場計(jì)算中細(xì)微結(jié)構(gòu)通常對局部場分布具有顯著影響，而細(xì)化網(wǎng)格在建模細(xì)致的同時(shí)大大增加了計(jì)算開銷，為提高計(jì)算效率需要對原算法進(jìn)行改進(jìn)： 1.FDTD亞網(wǎng)格是在計(jì)算中對計(jì)算空間內(nèi)的局部區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，而其他部分仍使用粗網(wǎng)格，對關(guān)心區(qū)域進(jìn)

3、行網(wǎng)格細(xì)化可以提高計(jì)算精度和節(jié)省計(jì)算存儲(chǔ)量?；陔?磁流密度插值的亞網(wǎng)格技術(shù)較直接場插值方法具有更好的穩(wěn)定性且方便跨越介質(zhì)邊界。本文還將這種方法應(yīng)用到近場計(jì)算中，分析了帶納米金屬棒的鍍膜孔徑探針近場分布特性。 2.基于小波的時(shí)域多分辨分析(MRTD)是通過將場變量用尺度函數(shù)和小波函數(shù)展開實(shí)現(xiàn)的，雙正交的Cohen—Daubechies—Feauveau(CDF)小波具有緊支性，連續(xù)性等良好的數(shù)值特性，基于雙正交CDF小波的MRT