Математические модели в сканирующей микроскопии ближнего поля и их реализация в виде комплекса программ

• Автор: Беспалова, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений используемых в работе
Введение
Глава 1. Основные методы моделирования и принципы организации
сканирующих зондовых микроскопов ближнего поля
1.1.В ведение
1.2. Физические основы сканирующей зондовой микроскопии
1.3. Режимы работы оптических микроскопов ближнего поля
1.4. Методы математического моделирования световых полей
рассеяния в ближней зоне
1.5. Обработка изображений полученных посредством сканирующей зондовой микроскопии ближнего поля
1.6. Зонды для оптической сканирующей микроскопии
1.7. Выводы
Глава 2. Математические модели рассеяния световых полей в ближней зоне. Алгоритм обратной связи сканирующего оптического микроскопа ближнего поля (СОМБП)
2.1.Введение
2.2. Математические модели рассеяния световых полей в
ближней зоне
2.3. Алгоритм обратной связи сканирующего оптического
микроскопа ближнего поля (СОМБП)
2.4 Выводы
Глава 3. Математические методы обработки изображений, полученных
методами сканирующей зондовой микроскопии
(СЗМ)
3.1. Введение
3.2. Преобразования Фурье

3.3. Вейвлет — преобразования
3.3.1 Непрерывные и дискретные вейвлет - преобразования
3.3.2. Стационарные вейвлеты
3.3.3 Пакетные вейвлет - преобразования
3.4. Методы анализа фрактальных характеристик
различных микроскопических объектов
3.4.1. Методы измерения фрактальных размерностей
поверхностей микрообъектов
3.4.2. Метод VTMM
3.4.3 Фрактальные методы сжатия изображений
3.5 Выводы
Глава 4 Моделирование оптических элементов нанометровых размеров
4.1 Введение
4.2. Алгоритмы расчета фокусирующих характеристик
микролинз для оптической микроскопии
4.3. Моделирование коаксиального оптического световода
4.4 Комплекс программ для сканирующей зондовой микроскопии ближнего поля
4.5 Выводы
Заключение
Литература
Список сокращений используемых в работе

ACM- атомно-силовой микроскоп (атомно- силовая микроскопия)
АЦП- аналого-цифровой преобразователь ДВП - дискретные вейвлет-преобразования НВП - непрерывные вейвлет-преобразования ОС- обратная связь
ПИД - пропорционально- интегрально-дифференциальный алгоритм обратной связи
ПО - программное обеспечение
СЗМ - сканирующий зондовый микроскоп (сканирующая зондовая микроскопия)
СОМБП- сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля
СТМ - сканирующий туннельный микроскоп (сканирующая туннельная
микроскопия)
ФЭУ- фотоэлектронный умножитель ЦАП- цифроаналоговый преобразователь ЭВМ- электронная вычислительная машина
WTMM (wavelet transform modulus maxima) - метод модулей максимумов вейвлет-преобразования

Рис. 2.2.4. Синусоидальная поверхность: а - эталонная; б - полученная в результате расчета
На рис. 2.2.5, 2.2.6 показаны результаты моделирования рассеяния света на синусоидальной дифракционной решетке (металлической и стеклянной, соответственно), имеющей период на порядок меньший длины волны освещающего излучения (длина волны 0,63 нм, угол падения 30 градусов, р - поляризация, размер участка поверхности составляет 1x1 мкм, по оси ординат откладывается интенсивность света, измеряемая в условных единицах).
Видно, что стеклянная поверхность создает менее выраженный рельеф интенсивности рассеянного поля по сравнению с металлической.
Из рис. 2.2.5,в следует, что для больших расстояний имеет место классическое отражение, и синусоидальные колебания плотности энергии поля обусловлены интерференцией между падающей и отраженной световыми волнами. По мере уменьшения расстояния в изображении (рис.
2.2.5, б,а) появляется информация (мелкие синусоидальные колебания с периодом, равным периоду решетки) об исследуемой поверхности, отсутствующая в дальнем поле.
Следовательно, можно считать пространство действующим как частотный фильтр, пропускающий только низкие частоты. Интенсивность ближнеполевого оптического сигнала спадает по экспоненте с увеличением расстояния между измерительным острием и поверхностью, формируя «спадающую» волну.