PSTM光纤探针腐蚀系统的研制

PSTM光纤探针腐蚀系统的研制

一、PSTM光纤探针腐蚀系统的研制(论文文献综述)

王昭,吴世法,刘琨[1](2010)在《使用自激振荡法提高原子力光子扫描隧道组合显微镜的扫描速度》文中研究表明介绍了采用频率偏移控制样品/探针间距的原子力光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)。制备了尖端直径<100nm,锥角为60~90°的锐利大锥角探针用于轻敲自激振荡模式的AF/PSTM,该探针固定在压电陶瓷片上置于一个正反馈回路中激励探针振荡。使用锁相器解调自激振荡探针的频率,调整Z方向压电陶瓷的运动使得锁相器检测到的值维持恒定来跟踪样品的起伏。对外加激励模式和自激振荡模式进行了对比。理论分析表明,自激振荡方法减小了探针响应时间;测试试验显示,采用自激振荡模式AF/PSTM的带宽为50Hz,比外加振荡模式快一个数量级。采用改进后的仪器对光栅样品以1Hz的速度进行了扫描,扫描结果显示,采用自激振荡的方式得到的形貌和光学图像比外加激励模式更清晰,不仅响应时间更快,通过提高Q值还可以提高分辨率而不会增加系统进入稳态的时间。

王昭[2](2010)在《SNOM中折射率定标与提高扫速和对比度研究》文中研究说明传统光学显微镜的衍射极限在200到300纳米之间,扫描近场光学显微镜(SNOM)打破了这个限制。我们研究所已于2002年研制成功原子力与光子隧道扫描组合显微镜(AF/PSTM)功能性样机,2003年研制成功AF/RSNOM功能性样机;但是,在AF/PSTM中还存在折射率图像定标和成像扫描速度太慢两个重要问题;在AF/RSNOM中存在需要提高反射率图像的对比度问题。本文在总结我们所早期对SNOM开展的研究工作,重点阐述了以下三方面有一定创新意义的工作:1、在调整AF/PSTM两束不同照射光强条件下,获取六个信号联合求解方法,用于折射率定标。2、研制检频电路,制备“微悬臂/光纤”组合光探针,提高AF/PSTM的两个关键性能:扫描速度和灵敏度3、提出用光探针小振幅共振和锁相技术结合方法,消除图像反散射本底直流成分,更有效地提高了AF/RSNOM图像的对比度。对以上三方面SNOM重要性能改进已获初步试验成功。文章共分为五个部分。第一部分先介绍了与SNOM具有密切关系的扫描隧道显微镜和原子力显微镜。对SNOM从以下几方面进行了阐述:一、SNOM的发展史。二、SNOM如何突破光学衍射极限的理论以及隐失场与样品精细结构的关系。三、SNOM仪器的构成和分类。第二部分的中心是SNOM的通用器件构成和研制方法。探针是实现SNOM高质量成像的关键,采用了热拉伸与动态静态腐蚀结合方法进行制备了光纤探针,其尖端直径小于100nm,锥角在60°-90°。扫描电路和PC端软件使用了模块化设计,使得系统具有灵活性和可扩展性。SNOM的成像需进行预处理和后处理提高成像质量,硬件上采用双对称照明方法消除假象,软件使用卷积滤波器、傅立叶滤波器和K-L滤波器滤除噪声。第三章的重点阐述AF/PSTM如何在近场测量透明样品折射率的绝对值、完成定标;以及为实现此构想而研制的一种新型照明光可控的AF/PSTM实验系统。理论上推导用该系统检测六个隐失场强度(获取六组不相关方程)求解方法测量样品折射率,获得定标。为了获取满足条件的方程组,设计了随探针振荡位置改变照明光强度的方法。这种新型显微镜中,使用一个反馈回路控制照射样品的光强,探针与样品保持等间距垂直振荡,照射样品的光有两束且位置对称。DSP控制照射光强改变、近场光强采样与探针振荡同步。在一个振荡周期获取一组近场光强极值,在另一个周期,改变每束光强度,隐失场分布发生改变,得到一组不同的近场光强极值,探针的三个振荡周期就可以获取六组不相关方程,从而计算得到样品折射率。实验结果表明这种方法不但能有效测量样品折射率,而且还能够得到样品表面倾角。第四部分论述核心是提高AF/PSTM扫描速度和灵敏度。SNOM的探针工作在轻敲模式,有两种主要的模式对它的探针/样品间距进行控制:检测控制探针振幅模式和检测控制探针频率模式。在振幅调制模式中,具有高Q值的探针增加了系统稳定时间,扫描速度降低。新设计系统采用频率调制模式,它不受探针Q值的影响,因此相对于振幅调制模式提高了扫描速度。提高AF/PSTM扫描速度的改进首先设计了一个使探针振荡在共振频率的正反馈系统;使用锁相环路(PLL)是检测此系统频率的关键部件,对PLL的设计流程进行详细介绍。实验显示采用检测控制探针频率模式的AF/PSTM实测带宽为50Hz,比采用检测控制探针振幅模式增加了一个数量级。为了提高AF/PSTM实验系统扫描速度同时提高检测灵敏度,研制了压电微悬臂/光纤组合探针,叙述了使用微机械工艺制造微悬臂的流程和组合探针的装配过程。实验测得组合探针的共振频率在80KHz附近,品质因数Q为1500左右。使用组合探针的PSTM扫描红细胞膜样品图像证明它的灵敏度要高于使用压电陶瓷片驱动光纤探针系统。第五部分主要研究提高原子力/反射扫描近场光学显微镜(RSNOM)中图像信噪比的方法。我们实验AF/RSNOM新系统用的光纤分束器采用45度金属膜光纤分束器(商品),其散射本底比早期使用的Y-型光纤分束器小;反射本底噪声是直流成分,因此探针以小振幅(5nm-10nm)振荡,采集的反射隐失光信息通过锁相环(相当于中心频率与探针振荡频率相同的带通滤波器)可消除反散射本底。对离子刻蚀金属光栅的扫描实验证明,新的AF/RSNOM实验系统的图像信噪比得到了有效改善。本文最后总结了对SNOM研究所取得一些成果并且提出了展望,指出了本课题现存在的问题和进一步发展的方向。

孙敬霞[3](2008)在《AF/PSTM全内反射照明方案及其浸油物镜的设计》文中指出近场光学显微镜可以突破传统光学显微镜无法逾越的衍射极限,具有超高的光学分辨率,对样品无侵入性,无破坏性,能够在生物或材料的自然状态环境下进行观测和研究,广泛应用于纳米尺度光学成像和纳米尺度光谱的研究中。原子力与光子扫描隧道显微镜(AF/PSTM)在第一代光子扫描隧道显微镜(PSTM)的基础上利用π对称双光束照明消除假象,可以应用于多种样品的检测中,在生物医学,纳米科技等领域有着巨大的应用价值。但原有的双功能原子力与光子扫描隧道显微镜的照明系统调节上存在很大的难度,不利于仪器的商品化及存活时间较短的活细胞等样品的检测。本文提出一种新的照明方案,该照明系统勿需每次更换针尖时重新调节,可以大大降低仪器操作的难度。并根据该新照明方案的要求,详细介绍了适用于新的照明系统的浸油显微物镜的设计过程,并对该浸油物镜的设计结果进行全面的像质分析和像质评价,设计结果显示该浸油物镜的数值孔径可达1.55,很好的满足了新照明系统的需要。双功能弯曲光纤探针是原子力与光子扫描隧道显微镜的核心部件,用于采集原子力显微镜和光子扫描隧道显微镜的信号。当光纤探针至被照明样品距离一定时,光纤探针透光孔径的大小决定了仪器的分辨率。因此,弯曲光纤探针的制作对原子力与光子扫描隧道显微镜的检测至关重要。双功能弯曲光纤探针采用普通单模光纤,尖端直径低于100nm,它的制作过程包括热拉伸和化学腐蚀两个过程。本文对在原子力与光子扫描隧道显微镜上使用的弯曲光纤探针的制作方法做出了全面的实验总结,包括实验参数的选择,腐蚀时间的确定等等。

霍鑫[4](2008)在《激光光刀光镊耦合微束系统的设计及相关器件的研制》文中指出激光微束技术是一种新型的光学生物显微操控技术,它包括激光光镊和激光光刀两种性质不同的生物微操控手段。光镊技术是利用光子的动量传递所产生的梯度力捕捉细胞、病毒、生物大分子等。而光刀技术利用的是紫外高强度的短脉冲激光束的光蚀除作用,可以对细胞壁、染色体等生物组织进行精确的激光微手术。光镊与光刀二者组合形成的激光微束技术功能更加丰富,是生命科学研究中不可或缺的研究手段。本论文围绕激光光镊与光刀的基本功能要求,结合本实验室LOTⅡ型光镊仪器和近场光学的研究方向,对激光微束系统作了相关理论设计和实验研究。本论文包括两方面主要内容:其一是激光微束系统的设计及实验,包括与光镊捕获相关的实验内容、激光光刀耦合光路的设计和实验等。其二是微纳米光纤器件的研制加工,包括近场光学纳米光纤探针的研制和微米尺度透镜光纤的加工。微纳米光纤器件的研制是为近场光镊光刀技术、光纤光镊光刀技术、激光光源与光纤的高效耦合提供器材上的支持,外形和尺寸合适的光纤器件是上述研究所必备的。本文前两章概述了激光光镊技术的发展历史,理论方法及最新研究进展,介绍了紫外激光光刀的作用原理、特点,追述和展望了激光微束技术历史和前景。分析了近场光镊技术的优势以及目前的研究现状和存在的主要问题。对化学腐蚀加工近场光纤探针的方法作了详尽的推导、介绍和分析,为后文的展开作了理论铺垫。基于LOTⅡ型光镊系统,使用40×和100×显微物镜进行捕获酵母菌的实验,对实验结果进行了对比。分析了聚焦物镜数值孔径(NA)的大小对光镊捕获精度、操作稳定性和捕获功率的影响。对大尺寸的乳腺癌细胞和不规则形状的大鼠海马神经元细胞进行的光学捕获,对结果进行了分析。提出了光镊与膜片钳组合研究悬浮细胞电生理特征的设计方案,对该方案的可操作性做了实验验证。在光镊仪器的基础上设计了光刀耦合光路,分析和计算了插入分色镜转镜对光镊光路的影响、转镜对光刀焦点的位移控制,不同波长经物镜聚焦后产生的位置色差,计算了FTSS 355-50型紫外脉冲激光器的光束参数乘积,计算和设计了满足实验要求的耦合透镜的参数。使用紫外激光光刀对洋葱表皮细胞进行了初步穿孔实验。采用电弧热熔微拉伸与静态腐蚀相结合的方法研制出大锥角近场纳米光纤探针尖。采用管腐蚀法研制了纯石英纤芯紫外多模微米尺度光纤探针。使用化学腐蚀与电弧热熔结合的方法制作了具有微米量级曲率半径的紫外光纤微透镜,微米尺度紫外光纤器件的研制可以为光纤光刀的研究提供器件支持。对腐蚀热熔法制作球锥形光纤微透镜进行了研究,提出热融光纤锥平端面成半球端面的几何计算模型,已知光纤锥的锥顶尺寸和锥角,可以计算出热融加工后的球透镜曲率半径。根据腐蚀光纤直径与腐蚀时间具有线性变化关系,通过对腐蚀过程中光纤的取样分析,确定腐蚀速率,根据加工设计要求,计算出腐蚀时间,严格控制腐蚀时间,使用腐蚀—切割—熔融三步法可以加工出与设计尺寸符合较好的多种曲率半径的球面透镜光纤。论文的研究结果表明:(1)捕获聚焦镜的数值孔径NA对捕获的稳定性和精度影响很大。NA越大,光束的会聚度越高,梯度力越强,捕获稳定性就越高。使用小NA物镜作捕获时,发现了轴向可以捕捉多个粒子的现象,说明轴向捕获精度低。大NA物镜的光镊捕获没有发现这个现象,说明NA越大,捕获精度越高。光镊的捕获效率与光源的光束质量密切相关。光束质量越好,捕获效率越高。另外,光镊可以操纵比光斑尺寸大数倍的粒子。光镊与膜片钳组合研究悬浮细胞电生理特征的设计方案在实验上是可行的。(2)利用在光镊光路中插入设计参数合理的红透紫反分色镜的方法,可以将激光光刀光源耦合入光镊系统,而不会影响光镊的捕获操作。可以通过转动转镜的方法对光刀焦点位移进行控制,完成光刀切割操作的功能设计。FTSS 355-50型紫外光源的光束参数特征满足光纤耦合基本要求,通过设计耦合透镜,能够满足高效耦合的条件。光刀对洋葱表皮细胞的穿孔实验表明,光斑能量分布决定了穿孔的形状,脉冲个数多少与穿孔的面积直接相关,光蚀除与光热作用同时存在。(3)采用电弧加热微拉伸热熔与静态腐蚀相结合的方法可以研制出近场光学成像所需的大锥角纳米光纤探针。成品探针锥形过渡区内纤芯不随包层同步锥化,其光透过率要高于热拉伸法制作的探针,探针锥角大于静态腐蚀法,有利于提高光传输效率,热微拉伸步骤减小了需要腐蚀掉的包层体积,使腐蚀时间减少,降低了腐蚀过程中不确定因素的影响,可以提高探针的成品率。(4)采用腐蚀—切割—热熔三步法可以制作出各种曲率半径的球面光纤微透镜。根据化学腐蚀光纤锥直径随腐蚀时间的线性变化关系以及电弧熔融前后光纤材料体积不变的特点,推导出光纤球面微透镜曲率半径与腐蚀时间之间的关系,通过控制腐蚀时间来制作具有指定曲率半径大小的球面透镜光纤。

张仁群[5](2007)在《近场光学探针及光纤透镜的制作》文中进行了进一步梳理近场光学是研究距离物体表面一个波长以内光学现象的交叉学科,基于非辐射场的探测与成像原理。近场光学显微镜能够突破常规光学显微镜受到的衍射极限,在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱的研究。探针是所有扫描探针显微镜的关键部分。论文中提出了一种采用普通单模光纤制作在原子力和光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)上使用的弯曲光纤探针的方法。通过优化操作方法及合理的选择实验参数,经过热拉伸与化学腐蚀两个过程,我们得到弯曲部分的角度大约在110°~120°之间,锥角大约在60°~80°之间的弯曲光纤探针。通过扫描电镜观察可以发现,光纤探针尖端的直径低于100nm。光镊是利用光的辐射压来研究微观及介观粒子的工具。光镊能对生物样品进行非侵入式微操作。单模光纤微探头式光镊系统是利用单模光纤出射的激光束来实现对生物粒子的微操纵,与传统的光镊相比具有结构简单、价格便宜、捕获范围大等优点。光纤透镜是光纤光镊系统中的关键元件。本文提出采用化学腐蚀与热熔相结合的方法,可以制作出在光纤光镊系统中使用的光纤透镜。

张仁群,潘石,李鹏飞[6](2006)在《双功能弯曲光纤探针的制作》文中认为探针是所有扫描探针显微镜的关键部件。本文提出了一种采用普通单模光纤制作在原子力和光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)上使用的弯曲光纤探针的方法。通过合理的选择实验参数,经过热拉伸与化学腐蚀两个过程,得到弯曲部分的角度为110°120°、锥角约60°80°的弯曲光纤探针。经扫描电镜观察,光纤探针的尖端直径小于100nm。此种方法加工光纤探针的成品率约70%左右。

李鹏飞[7](2006)在《近场光学探针的研制改进》文中研究表明近场光学显微镜(NSOM)是利用样品近场光信号成像的一种光学显微镜,它的应用使人们突破光学显微镜的衍射极限,以光学的方法,观察得到样品微米以及纳米尺度的形貌和光学图像,为科学研究提供新的方法和手段,在纳米科技发展中将具有重要的应用价值。 本文主要围绕近场光学显微镜关键部件—光纤探针的研制改进展开。根据近场光学显微镜对扫描光纤探针的要求制作了不同类型的光纤探针,并根据AF/PSTM(原子力/光子扫描隧道显微镜)近场光学显微镜的要求,研制改进弯曲光纤探针的制作方法—热拉伸与化学腐蚀相结合制作弯曲光纤探针的方法。在实验中总结了一套拉制和腐蚀的完整流程:通过对实验仪器参数的优化设置,热拉伸过程中的操作流程的规范,腐蚀时间的研究以及温度的影响,总结了一个完整的工艺流程。按照这个流程可以很快制作符合需求的光纤探针。 利用该方法研制的成品弯曲光纤探针应用于光子扫描隧道显微镜系统,得到了比较理想的样品图像。 另外初步研究了腐蚀温度和腐蚀时间对探针的影响。在不同温度条件腐蚀实验,并得到了初步的实验结果。

孙伟[8](2006)在《扫描探针显微镜生物成像研究与光镊的FDTD模拟》文中进行了进一步梳理本文描述了扫描探针显微镜在生物领域的应用和光镊的数值模拟研究。对于前者,阐述了原子力显微镜(AFM)对生物样品的成像研究,原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)的实验操作及其对各种样品的成像,特别是生物样品的成像。对于后者,探讨了时域有限差分法在光镊理论研究中的应用。 扫描探针显微镜是对固体表面进行高分辨研究的工具。原子力显微镜由于对样品的导电性没有特殊要求,并且能在接近生理条件下测量活的生物样品,从而成为生物领域的重要研究工具。本文通过对变形杆菌、狗肾上皮细胞和流感病毒的原子力显微镜成像研究,说明了原子力显微镜对临床医学和环境科学的应用。在对狗肾上皮细胞成像时,观察到细胞表面的小孔凹陷和突起,并获得了细胞膜表面细胞被(糖萼)的结构。在对流感病毒成像时,观察到了病毒表面的糖蛋白突起。 原子力与光子扫描隧道组合显微镜结合了原子力显微镜与光子扫描隧道显微镜的功能,能够在获得原子力显微镜形貌和相位图像的同时,通过对称照明样品,减少了原有光子扫描隧道显微镜所存在的假象;通过图像分解,可以获得样品的透过率和折射率图像。本文探讨了原子力与光子扫描隧道组合显微镜的实验操作,即如何具体实现原子力显微镜与光子扫描隧道显微镜的功能。文章通过对各种样品成像,验证了原子力与光子扫描隧道组合显微镜的功能。论文探讨了原子力与光子扫描隧道组合显微镜在生物领域的应用,揭示出它也能成为生物应用的重要研究工具。特别是在对海湾扇贝雄性生殖腺切片成像时,不仅观察到了海湾扇贝精子切片的表面形貌,通过光子扫描隧道显微镜透过率和折射率图像,还观察到精子头部细胞核内的精细结构。 光镊是利用光的辐射压来研究微观及介观粒子的工具。光镊能对生物样品进行非侵入式微操作。本文利用光镊对酵母菌细胞进行了捕获与操作。 光镊的理论是不完备的,特别是对于微米尺度(光波长)的粒子,至今尚没有较好的理论来描述。本文用三维时域有限差分法,探讨了微米尺度粒子所受的光辐射压力。光辐射压力由Minkowski电介质中的动量转换推出,入射聚焦光场用Richards-Wolf散射场理论来确定。计算所得的辐射压力与实验结果非常符合。 论文的研究结果表明: (1) 用AFM对生物样品成像,可以得到样品表面精细结构的信息;用自行研制的AF/PSTM不仅可以得到表面形貌,还可以得到生物体内部的结构信息。以AFM为基础的显微成像工具在生物领域具有广阔的应用前景。

田兴华[9](2006)在《亚微米光纤探针制备及其对光信号的探测》文中指出传统的光纤探针的制备方法有两大类:热拉伸法和化学腐蚀法,但都不能满足理想的光传输效率。本文基于虹吸原理和动态大锥角化学腐蚀方法进行改进融合,成功制备出理想的光纤探针。并通过SPSS(statistical product and service solutions)数据分析软件从数理统计方面客观分析了该方法与静态化学腐蚀方法的显着差异。并设计另一实验系统,利用亚微米探针来获得高反射系数物体,如金属表面等的反射光信号。全文共分六章,具体如下: 第一章 绪论。介绍了一些目前常用的光纤探针制备方法,并对这些方法进行比较,分析其优点和缺点,以及本文研究目标、主要工作及创新之处等。 第二章 光纤探针制备及其信号探测理论。介绍大锥角光纤探针制备基本情况以及平头光纤探针对高反射系数样品表面反射光信号的探测的基本理论。 第三章 虹吸动态腐蚀大锥角光纤探针的制备。根据前人的研究,结合自己思路,设计出制备光纤探针的新方法,搭建该实验系统装置,并列出了一些实验所得的结果。 第四章 利用SPSS数据分析软件分析虹吸动态腐蚀大锥角光纤探针制备与传统静态腐蚀制备的光纤探针进行对比,从数量统计的角度分析该新方法的优势。 第五章 亚微米光纤探针对高反射物体的光信号探测。搭建实验装置,来进行未腐蚀的单模光纤和腐蚀过的亚微米光纤探针对高反射系数物体表面的光反射信号收集。 第六章 总结及展望。总结本文的主要工作,找出目前存在的问题,并探讨今后进一步深入研究和需要完善的方向。

李银丽[10](2006)在《多功能扫描探针显微镜的研制和应用》文中研究说明扫描探针显微镜是近二十几年发展起来的一种纳米分辨的成像分析仪器,它利用细小的扫描探针来探测样品表面的细微信息,突破了常规光学显微镜衍射极限的限制,可对样品表面纳米尺度信息进行扫描成像,是纳米科学技术发展中重要的测量工具。本文的主要内容是多功能扫描探针显微镜(即原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)和原子力与反射式扫描近场光学组合显微镜(AF/RSNOM))的研制和应用。 论文内容主要分为五个部分: 第一部分是有关显微镜的历史进展及其原理和应用,从显微镜的应用着手,简要介,绍了从普通显微镜到扫描探针显微镜的发展过程和各种显微镜的特点,并介绍了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和扫描近场光学显微镜的工作原理,然后着重介绍了近场光学成像的原理和近场光学的探测方法,并比较了各种探测方法的优缺点。在对比了目前唯一的扫描近场光学显微镜商品——小孔径扫描探针显微镜(A-SNOM)和光子扫描隧道显微镜(PSTM)之后,提出发展PSTM的优势,这是课题的起始缘由。 第二部分介绍了近场光学的理论研究方法,从宏观近场光学理论开始,介绍了麦克斯韦方程和边界条件方法、应用于小起伏样品的微扰近似方法、适合于局域变化大的多极子展开法和适合于模拟几何空间尺寸在几个波长数量级的时域有限差分法。在介观和微观近场光学理论中,则介绍了以散射理论为基础的格林函数方法和极化率方法,它们虽然避免了边界条件的求解问题,但也只有简单系统的格林并矢才比较容易求出其解析解的形式。这些理论方法是近场光学理论研究的基础。 第三部分详细介绍了原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)的研制过程和实验结果。因为一般的PSTM系统的光学图像中存在假像,因此在详细介绍了消假像理论的基础上开展了AF/PSTM的研制工作。从系统的设计要求开始,逐步介绍了AF/PSTM的主机设计、电子系统设计、处理软件设计和AF/PSTM的主要部件如弯光纤探针和扫描压电陶瓷的设计,并介绍了易于调节的非相干、p偏振光对称照明系统的实现方法和扫描图像的采集及图像的物理意义。其中为实现非相干、p偏振光对称照明,设计了提高p波偏振度的全内反射样品台,两个半导体激光器发出的偏振光从对称方向以布儒斯特角在水平方向入射,然后在样品上方同一个位置发生全内反射。采用水平方向入射解决了全内反射对称照明光束的调整难题,同时,采用两个激光器可以实现非相干光照吼使得光学图像不受干涉条纹的影响,保证了光学图像的质量。在仪器研制成功后对仪器

二、PSTM光纤探针腐蚀系统的研制(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、PSTM光纤探针腐蚀系统的研制(论文提纲范文)

(1)使用自激振荡法提高原子力光子扫描隧道组合显微镜的扫描速度(论文提纲范文)

1 引 言
2 AF/PSTM光纤探针
3 探针样品间距控制
    3.1 外加激励驱动模式
    3.2 自激振荡模式
4 试验结果
5 结 论

(2)SNOM中折射率定标与提高扫速和对比度研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 扫描隧道显微镜
        1.1.1 STM中的隧道效应
        1.1.2 STM仪器构成
        1.1.3 STM原子分辨原理
    1.2 原子力显微镜
        1.2.1 AFM探针—样品间作用力
        1.2.2 AFM试验装置及悬臂形变检测方法
        1.2.3 AFM的操作模式
        1.2.4 AFM实现原子分辨的机理
    1.3 扫描近场光学显微镜成像理论概述
        1.3.1 衍射极限和不确定性原理
        1.3.2 近场光学显微镜早期发展
        1.3.3 使用傅立叶光学分析样品精细结构
    1.4 扫描近场光学显微镜仪器研究
        1.4.1 SNOM仪器基本部件
        1.4.2 SNOM仪器分类
    1.5 组合扫描近场光学显微镜
    1.6 小结
2 近场光学显微镜构造
    2.1 SNOM的硬件构成
        2.1.1 光纤探针对成像质量的影响
        2.1.2 光纤探针的研制
        2.1.3 机械扫描用压电陶瓷管
        2.1.4 扫描控制电路
    2.2 软件设计
        2.2.1 PC端控制性任务
        2.2.2 DSP端实时性任务
        2.2.3 控制器算法
    2.3 扫描图像处理
        2.3.1 硬件采用对称照明消除假象
        2.3.2 图像软件滤波
    2.4 SNOM仪器研制存在的问题
    2.5 小结
3 折射率可定标的AF/PSTM系统设计与试验
    3.1 光子扫描隧道显微镜
    3.2 计算样品折射率与表面倾角原理
        3.2.1 近场光学显微镜探测样品折射率现状
        3.2.2 新AF/PSTM系统测定折射率定标的原理
    3.3 实验装置和时序同步
    3.4 实验研究
        3.4.1 双光束照明隐失场的探测与讨论
        3.4.2 扫描图像分析
    3.5 小结
4 提高AF/PSTM成像扫描速度和灵敏度
    4.1 SNOM探针/样品间距控制方法
    4.2 动态扫描探针显微镜分类
        4.2.1 检测控制探针振幅模式
        4.2.2 检测控制探针频率模式
        4.2.3 检测控制探针相位模式
    4.3 使用FM方法加快PSTM扫描速度的实验
        4.3.1 探针的频率特性
        4.3.2 检测控制探针振幅的设计
        4.3.3 检测控制探针频率模式改进仪器性能
        4.3.4 检测控制探针频率模式改进仪器试验测试
    4.4 压电微悬臂/光纤探针提高PSTM扫描精度
        4.4.1 压电微悬臂/光纤组合探针的制备
        4.4.2 组合探针提高扫描精度的试验测试
    4.5 小结
5 小振幅反射式近场扫描光学显微镜
    5.1 反射式近场扫描光学显微镜
    5.2 RSNOM中的反射和散射本底噪声
    5.3 小振幅振荡AF/RSNOM
    5.4 实验研究
    5.5 小结
结论
    研究总结
    后续工作
    展望
    创新点摘要
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)AF/PSTM全内反射照明方案及其浸油物镜的设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 扫描探针显微镜
    1.1 扫描隧道显微镜
    1.2 原子力显微镜
    1.3 扫描近场光学显微镜
        1.3.1 扫描近场光学显微镜的发展历程
        1.3.2 扫描近场光学显微镜的原理
        1.3.3 扫描近场光学显微镜的结构,工作模式及分类
        1.3.4 扫描近场光学显微镜的应用及展望
    1.4 本章小结
2 原子力与光子扫描隧道显微镜AF/PSTM
    2.1 AF/PSTM的理论基础-近场光学及其探测
        2.1.1 近场光学可以突破衍射极限
        2.1.2 近场探测原理
        2.1.3 光子隧道效应及光子隧道信息的数学描述
    2.2 原子力与光子扫描隧道显微镜的构成及操作要领
        2.2.1 AF/PSTM探针基板及探针安装
        2.2.2 AF/PSTM的光纤探针的共振峰搜索
        2.2.3 AF/PSTM的主机
        2.2.4 AF/PSTM的电子系统
        2.2.5 AF/PSTM控制处理软件
        2.2.6 AF/PSTM的图像采集
        2.2.7 AF/PSTM的实验研究和应用
    2.3 本章小结
3 原子力与光子扫描隧道显微镜照明系统的改进方案
    3.1 消假象原理及现有的照明系统
        3.1.1 AF/PSTM消假象原理及图像分解方法
        3.1.2 现有的照明系统-p偏振光照明系统
        3.1.3 现有照明系统存在的问题
    3.2 新的照明系统方案
    3.3 新照明方案中的浸油物镜设计
        3.3.1 显微物镜及其设计概述
        3.3.2 照明方案中浸油物镜的结构选择,设计过程及结果分析
    3.4 本章小结
4 双功能弯光纤尖
    4.1 近场光纤探针概述
        4.1.1 近场光纤探针的主要类型
        4.1.2 光纤探针的制作方法
    4.2 双功能弯光纤探针的制备
        4.2.1 半成品弯光纤尖的制备
        4.2.2 弯光纤尖的腐蚀
        4.2.3 光纤尖的镀膜
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢

(4)激光光刀光镊耦合微束系统的设计及相关器件的研制(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 激光光镊光刀及微束技术
    1.1 光镊的发展历史
    1.2 光镊的基本原理
        1.2.1 Mie粒子尺度
        1.2.2 Rayleigh粒子尺度
        1.2.3 尺度介于Mie粒子与Rayleigh粒子之间
    1.3 光镊的结构形式
        1.3.1 系统的基本形式
        1.3.2 非高斯光束光阱
        1.3.3 光纤光镊
        1.3.4 全息光镊
    1.4 光镊在生命科学中的典型应用及前景
        1.4.1 操控单个DNA分子
        1.4.2 研究分子马达
        1.4.3 光镊的应用前景
    1.5 激光光刀的作用原理
        1.5.1 激光与生物组织的相互作用
        1.5.2 紫外激光光刀的特点
        1.5.3 光纤光刀构想
    1.6 激光微束技术展望
    1.7 本章小节
2 近场光镊及近场光纤探针腐蚀加工技术
    2.1 近场光镊技术的提出
    2.2 近场光镊技术的几种研究形式
        2.2.1 利用棱镜全内反射形成隐失场实现粒子排列
        2.2.2 利用镀膜光纤探针尖
        2.2.3 利用激光照明金属探针尖
        2.2.4 利用聚焦隐失场实现近场捕获
        2.2.5 各种近场光学捕获方法的比较
    2.3 近场光学与近场光纤探针的加工方法
    2.4 化学腐蚀加工方法及影响腐蚀效果的因素
    2.5 化学腐蚀加工方法的分类
        2.5.1 静态腐蚀法
        2.5.2 动态腐蚀法
        2.5.3 选择腐蚀法
        2.5.4 管腐蚀法
        2.5.5 各种腐蚀加工方法的比较
    2.6 本章小节
3 常规光镊系统的实验研究
    3.1 LOT Ⅱ型光镊系统
        3.1.1 系统的主要组成部分
        3.1.2 系统的基本光路
    3.2 激光电源电流与激光输出功率的对应关系的测量
        3.2.1 测量工具与方法
        3.2.2 测量结果与分析
    3.3 计算机屏幕显示图像大小的标定
        3.3.1 标定工具与方法
        3.3.2 标定数据处理
        3.3.3 对定标结果的检验
    3.4 光镊光阱位置的确定
    3.5 常规光镊操纵酵母菌细胞的实验结果与讨论
        3.5.1 酵母菌样品及其制备
        3.5.2 实验步骤
        3.5.3 实验结果
        3.5.4 分析与讨论
    3.6 光镊对较大尺寸不规则形状细胞的操控与讨论
        3.6.1 光镊捕获球形乳腺癌细胞
        3.6.2 光镊捕获锥形大鼠海马神经元细胞
        3.6.3 实验结果分析与讨论
    3.7 光镊与膜片钳组合研究悬浮细胞电生理特征的设计方案
        3.7.1 问题的提出及设计方案
        3.7.2 在微电极灌液正压作用下的稳定光学捕获
        3.7.3 光镊与膜片钳组合操作悬浮状态海马神经元细胞
        3.7.4 对设计方案的分析和问题讨论
    3.8 本章小节
4 激光微束系统耦合光路的设计及应用研究
    4.1 激光光刀与光镊耦合激光微束系统的光路设计
        4.1.1 紫外激光器类型及参数
        4.1.2 在光镊仪器上的光刀光路设计
        4.1.3 分色镜的设计参数及对光路偏移量的计算
        4.1.4 转动分色镜对光刀焦点横向位移影响的计算
        4.1.5 用ZEMAX软件计算NIR与UV光的位置色差
    4.2 激光光刀作用于生物组织的实验研究
        4.2.1 紫外脉冲激光输出能量和功率密度的计算
        4.2.2 FTSS 355-50型紫外激光器光束参数的计算
        4.2.3 低强度紫外纳秒激光光刀对洋葱表皮细胞的穿孔实验
        4.2.4 实验结果分析与讨论
    4.3 激光与光纤耦合相关问题的研究
        4.3.1 高效激光光纤耦合的条件
        4.3.2 FTSS 355-50型激光器与紫外光纤的光束参数乘积比较
        4.3.3 光纤耦合透镜的参数设计
        4.3.4 透镜光纤对激光光纤耦合效率的提高
    4.4 本章小节
5 微纳米尺度光纤探针和器件的研制
    5.1 电弧加热微拉伸热熔与静态腐蚀相结合研制大锥角近场纳米光纤探针
        5.1.1 近场光学显微及近场光刀、光镊对光纤探针的要求
        5.1.2 热微拉伸实验仪器
        5.1.3 近场光纤探针的研制工艺
        5.1.4 实验结果与讨论
    5.2 管腐蚀法研制纯石英纤芯紫外多模微米光纤探针
        5.2.1 探针制作步骤
        5.2.2 实验结果与讨论
    5.3 化学腐蚀与热熔结合制作紫外多模光纤微透镜
    5.4 本章小节
6 腐蚀-切割-热融三步法制作球面微透镜光纤
    6.1 实验模型与加工方法
        6.1.1 化学腐蚀控制腐蚀光纤直径
        6.1.2 电弧热融光纤平端面成球透镜的计算模型
        6.1.3 通过控制腐蚀时间加工具有特定曲率半径的球端微透镜
    6.2 对模型及实验的讨论
    6.3 光纤球面微透镜对出射光线聚焦的计算
    6.4 本章小节
7 结论与建议
    7.1 本文结论
    7.2 问题与后续工作
    7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
创新点摘要
致谢

(5)近场光学探针及光纤透镜的制作(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 近场光学基本原理及扫描探针显微镜介绍
    1.1 近场光学隐失场理论
    1.2 近场光学显微镜
        1.2.1 近场光学显微镜的发展
        1.2.2 原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)
2 近场光学探针
    2.1 近场光学探针简介
    2.2 探针修饰
    2.3 近场光学探针的制作方法
        2.3.1 化学腐蚀法
        2.3.2 热拉伸法
        2.3.3 其它制备探针的方法
        2.3.4 双功能弯曲光纤的制作
    2.4 光纤探针的特性分析
        2.4.1 光纤探针的外部形貌
        2.4.2 光纤探针的传输特性分析
3 光纤光镊用光纤透镜的制作
    3.1 传统光镊简介
    3.2 光纤光镊原理
    3.3 光纤透镜的制作
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(6)双功能弯曲光纤探针的制作(论文提纲范文)

1 光纤探针的制作
    1.1 热拉伸法制备半成品光纤探针
    1.2 腐蚀半成品光纤
2 结果与讨论

(7)近场光学探针的研制改进(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 近场光学基本原理和近场光学显微镜的发展
    1.1 近场光学的发展
        1.1.1 近场光学隐失场理论
        1.1.2 近场光学理论介绍
    1.2 近场光学显微镜与光学探针
        1.2.1 近场光学显微镜简介
        1.2.2 近场光学显微镜的探针主要类型
        1.2.3 几种特殊用途的近场光学显微镜
2 近场光学显微镜光纤探针分析
    2.1 近场光学光纤探针探测成像原理
    2.2 光纤探针的特性分析
        2.2.1 光纤探针的外部形貌
        2.2.2 光纤探针的传输特性分析
        2.2.3 光强分布和光通率
3 应用于AF/PSTM系统的光纤探针的研制
    3.1 光纤探针的制作
        3.1.1 熔拉法与化学腐蚀法相结合制备光纤探针
        3.1.2 化学腐蚀法制作的光纤探针
        3.1.3 对化学腐蚀时间和温度的研究
    3.2 光纤探针扫描成像
4 应用于不同用途的其他探针
    4.1 应用于光刀光镊的探针
    4.2 AFM探针
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
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(8)扫描探针显微镜生物成像研究与光镊的FDTD模拟(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 扫描探针显微学
    1.1 扫描隧道显微学
    1.2 原子力显微学
        1.2.1 针尖-样品力
        1.2.2 力传感器(悬臂)
        1.2.3 AFM的工作模式
        1.2.4 存在的困难
    1.3 扫描近场光学显微学
        1.3.1 概述
        1.3.2 小孔SNOM
        1.3.3 无孔径SNOM
        1.3.4 针尖增强拉曼散射
    1.4 本章小结
2 生物学中的原子力显微学
    2.1 基本原理
        2.1.1 AFM工作原理
        2.1.2 成像模式
        2.1.3 分辨率与针尖展宽
    2.2 生物成像应用概述
    2.3 AFM对生物样品的成像研究
        2.3.1 变形杆菌的AFM成像研究
        2.3.2 狗肾上皮细胞(MDCK)的AFM成像研究
        2.3.3 流感病毒的AFM成像研究
    2.4 本章小结
3 AF/PSTM及其实验研究
    3.1 光子扫描隧道显微镜
        3.1.1 光学近场
        3.1.2 表面结构产生的光学近场
        3.1.3 近场的局域探测
        3.1.4 存在的问题
    3.2 PSTM消假象及图像分解方法
    3.3 AF/PSTM
        3.3.1 AF/PSTM探针
        3.3.2 AF/PSTM主机
        3.3.3 扫描器
        3.3.4 AF/PSTM的电子系统
        3.3.5 AF/PSTM控制处理软件
    3.4 AF/PSTM光纤探针的机械特性
        3.4.1 弯曲光纤探针的弹性常数
        3.4.2 弯曲光纤探针的频率
    3.5 AF/PSTM成像的初步研究
        3.5.1 方形定标光栅
        3.5.2 2.4kpl/mm(2400线对每毫米)光栅样品
        3.5.3 1kpl/mm全息光栅样品
        3.5.4 带孔的氟化镁薄膜样品
    3.6 AF/PSTM对生物样品成像
        3.6.1 细胞组织切片成像
        3.6.2 细胞成像
        3.6.3 微生物成像
        3.6.4 结论
    3.7 本章小结
4 光镊及其操作
    4.1 光学捕获微操纵的历史
    4.2 捕获的基础
    4.3 力的测量
    4.4 力测量的定标
        4.4.1 粘滞拉力定标
        4.4.2 布朗运动定标
    4.5 光镊在生物学中的应用概述
    4.6 光镊对酵母菌的捕获与操作
        4.6.1 光镊装置
        4.6.2 光镊对酵母菌的捕获
    4.7 本章小结
5 光镊的理论研究
    5.1 捕获理论及其进展
        5.1.1 瑞利粒子
        5.1.2 Mie粒子
        5.1.3 电磁理论
    5.2 FDTD方法
        5.2.1 Yee氏算法
        5.2.2 网格与结构
        5.2.3 散射场方法
        5.2.4 边界条件
    5.3 动量转换
    5.4 聚焦电场
    5.5 捕获力计算
        5.5.1 半径为1μm的聚苯乙烯小球受力
        5.5.2 半径为0.5μm的聚苯乙烯小球受力
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 存在的问题
    6.3 前景展望
    6.4 创新点摘要
参考文献
附录A 获奖证书
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
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(9)亚微米光纤探针制备及其对光信号的探测(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 微/纳米级精密测量技术的发展
    1.2 亚微米光纤探针的制备方法综述
    1.3 亚微米光纤探针制备方法的优缺点评价
    1.4 本文研究的内容及其研究成果
    参考文献
第二章 光纤探针制备分析及其光信号探测理论
    2.1 大锥角光纤探针制备分析
    2.2 亚微米光纤探针信号探测时不同工作配置
    2.3 平头单模光纤探针对金属表面探测工作原理
    2.4 平头单模光纤探针对物体表面探测的理论分析
    参考文献
第三章.虹吸动态腐蚀大锥角光纤探针制备
    3.1 虹吸原理
    3.2 虹吸动态腐蚀大锥角探针制备系统结构
    3.3 实验方法及结果
    参考文献
第四章 静态腐蚀与虹吸腐蚀大锥角探针比较
    4.1 方差分析
    4.2 利用SPSS进行数据分析
    参考文献
第五章 亚微米光纤探针的光信号探测
    5.1 实验的设计
    5.2 实验装置的搭建及实验结果
    参考文献
第六章 总结及展望
    6.1 工作总结
    6.2 展望
硕士在读期间发表的论文
致谢

(10)多功能扫描探针显微镜的研制和应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
引言
1 显微镜的发展历史
    1.1 显微镜的应用
    1.2 普通光学显微镜
        1.2.1 普通光学显微镜的发展历史
        1.2.2 普通光学显微镜的原理和基本结构
    1.3 电子显微镜
        1.3.1 电子显微镜的发展状况
        1.3.2 电子显微镜的原理
    1.4 扫描探针显微镜
        1.4.1 扫描隧道显微镜
        1.4.2 原子力显微镜
        1.4.3 扫描近场光学显微镜
    1.5 本论文的主要内容
2 近场光学扫描成像原理
    2.1 超分辨衍射极限的可能性
        2.1.1 海森伯测不准原理与瑞利判据的关系
        2.1.2 海森伯测不准原理与超衍射极限的关系
        2.1.3 超衍射极限与隐失场
    2.2 隐失场的探测
        2.2.1 隐失场探测的原理
        2.2.2 隐失场探测的主要难题和解决方法
    2.3 本章小结
3 近场光学的理论研究方法
    3.1 宏观近场光学理论
        3.1.1 麦克斯韦方程和边界条件方法
        3.1.2 微扰近似法
        3.1.3 多重多极子(Multiple MultiPole,MMP)方法
        3.1.4 时域有限差分法(FDTD)
    3.2 介观和微观近场光学理论
        3.2.1 格林函数方法
        3.2.2 场极化率方法
    3.3 本章小结
4 新一代原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)
    4.1 PSTM的物理机制和隧道信息
    4.2 第一代PSTM及其存在的问题
    4.3 PSTM消假像
        4.3.1 PSTM中图像分解方法
        4.3.2 C.Bainier,D.Courjon和F.Baida采用的对称照明PSTM系统
        4.3.3 PSTM中照明光束的问题
    4.4 理论计算证实近场的分辨率远高于远场的分辨率
    4.5 AF/PSTM的设计
        4.5.1 AF/PSTM系统结构设计
        4.5.2 AF/PSTM主机设计
        4.5.3 AF/PSTM的电子系统设计
        4.5.4 AF/PSTM控制处理软件设计
        4.5.5 AF/PSTM扫描探针的制备和安装
        4.5.6 扫描压电陶瓷管
        4.5.7 p偏振光照明系统设计
        4.5.8 AF/PSTM图像的采集和图像解释
    4.6 AF/PSTM仪器功能考核
        4.6.1 2.4kpl/mm(2400线对每毫米)光栅样品
        4.6.2 1kpl/mm全息光栅样品
        4.6.3 对称光束照明消假像的理论证明
        4.6.4 小结
    4.7 AF/PSTM的应用
        4.7.1 带孔的氟化镁薄膜样品
        4.7.2 血红细胞膜样品
        4.7.3 免疫复合物样品
        4.7.4 红血球切片样品和海湾扇贝精巢切片样品
        4.7.5 不经过任何处理的生物样品
        4.7.6 纳米燃油添加剂样品
        4.7.7 不透明样品
    4.8 探针对扫描图像的影响
    4.9 本章小结
5 轻敲模式的原子力与反射式扫描近场光学组合显微镜(AF/RSNOM)
    5.1 AF/RSNOM的研制背景
    5.2 反射式扫描探针显微镜的背景噪声
    5.3 对称照明的RSNOM中没有不对称照明引起的光学假像
    5.4 AF/RSNOM的工作原理
    5.5 AF/RSNOM的图像采集和图像解释
    5.6 AF/RSNOM的实验结果
        5.6.1 光学玻璃基底上的带孔的氟化镁薄膜样品
        5.6.2 1kpl/mm的全息光栅样品
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 问题后续工作
    6.3 展望
7 参考文献
8 攻读博士学位期间发表学术论文情况
9 创新点摘要
10 致谢
11 大连理工大学学位论文版权使用授权书

四、PSTM光纤探针腐蚀系统的研制(论文参考文献)

  • [1]使用自激振荡法提高原子力光子扫描隧道组合显微镜的扫描速度[J]. 王昭,吴世法,刘琨. 光学精密工程, 2010(04)
  • [2]SNOM中折射率定标与提高扫速和对比度研究[D]. 王昭. 大连理工大学, 2010(05)
  • [3]AF/PSTM全内反射照明方案及其浸油物镜的设计[D]. 孙敬霞. 大连理工大学, 2008(08)
  • [4]激光光刀光镊耦合微束系统的设计及相关器件的研制[D]. 霍鑫. 大连理工大学, 2008(08)
  • [5]近场光学探针及光纤透镜的制作[D]. 张仁群. 大连理工大学, 2007(02)
  • [6]双功能弯曲光纤探针的制作[J]. 张仁群,潘石,李鹏飞. 电子显微学报, 2006(06)
  • [7]近场光学探针的研制改进[D]. 李鹏飞. 大连理工大学, 2006(08)
  • [8]扫描探针显微镜生物成像研究与光镊的FDTD模拟[D]. 孙伟. 大连理工大学, 2006(12)
  • [9]亚微米光纤探针制备及其对光信号的探测[D]. 田兴华. 浙江大学, 2006(05)
  • [10]多功能扫描探针显微镜的研制和应用[D]. 李银丽. 大连理工大学, 2006(04)

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PSTM光纤探针腐蚀系统的研制
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