光子隧道扫描图象分解方法

摘要

光子隧道扫描图象分解方法属于光学显微镜领域，特别涉及光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）。本发明提供一种光子隧道扫描图象分解方法，其特征是发明ＰＳＴＭ图象分解原理，推导图象分解方法，设置π对称光束照明系统和多个不同θ值照明系统，消除单光束照明的光子扫描隧道显微镜图象中的假象，并分解给出一般光学样品表面形貌图象和折射率变化分布图象，为ＰＳＴＭ技术商品化和产业化解决当前存在的一个关键技术问题。

主权项

1．一种光子隧道扫描图象分解方法其特征在于：(1)在光子扫描隧道显微镜中，用至少一组π对称照明系统在光束分别照明样品的条件下，分别采集含假象的光子扫描隧道显微镜图象，将得到的图象相加平均，消除其中假象；或在π对称照明系统光束同时照明样品的条件下，采用一次扫描成象，消除其中假象；(2)在光子扫描隧道显微镜中用0-π、正交的两组π对称光束照明样品系统分别采集四个方位(0、π、和)的四幅扫描图象，针对不同的扫描成象模式分别用下列联立方程进行图象分解：(ⅰ)在等强度扫描成象模式中联立方程式为其中，Δθ^y(x,y)和Δθ^x(x,y)分别是y和x扫描方向样品表面偏倾角图象，ΔH⁰(x,y)、ΔH^π(x,y)、ΔH^π/2(x,y)和Δ^3π/2(x,y)是在等强度扫描成象中分别在0、π、π/2和3π/2方位光束照明条件下的光纤尖高度图象，Z是光纤尖至样品表面距离，θ是入射角，是它们的偏微分系数，ΔZ₀(x,y)是样品表面形貌图象，Δx,Δy是扫描步长，Δn₁(x,y)是样品折射率图象，n₁是样品折射率，是偏微分系数；(ⅱ)在等高度扫描成象模式中联立方程式为其中，I是光子隧道信息，ΔI⁰(x,y)、ΔI^π(x,y)、ΔI^π/2(x,y)和ΔI^3π/2(x,y)是在等高度扫描成象中分别在0、π、π/2和3π/2方位光束照明条件下的光子隧道信息图象，、和分别是有关的偏微分系数，其他符号同前；(ⅲ)在等间距扫描成象模式中方程式为 ${\mathrm{\Delta n}}_1(x,y)=\frac{1}{2}[{\mathrm{\Delta I}}^0(x,y)+{\mathrm{\Delta I}}^{\pi }(x,y){]}_{\mathrm{\Delta Z}=0}/\frac{\partial I}{{\partial }_{n1}}$或 $=\frac{1}{4}[\Delta I^0(x,y)+\Delta I^{\pi }(x,y)]+\Delta I^{\pi /2}(x,y)$ $+\Delta I^{3\pi /2}{(x,y)}_{\mathrm{\Delta Z}=0}/\frac{\partial I}{{\partial n}_1},$其中，〔ΔI⁰(x,y)+ΔI^π(x,y))_Δz=0表示在光纤尖至样品表面间距(Z)不变的等间距扫描成象中，π对称照明条件下ΔI⁰(x,y)与ΔI^π(x,y)的和图象，其他符号同前。