發(fā)布時(shí)間：2025-01-11 01:02

　　近場(chǎng)微波掃描顯微技術(shù)被用于探測(cè)癌細(xì)胞、樣品表面形貌成像、測(cè)量材料的電參數(shù)等方面。它的優(yōu)勢(shì)在于可以突破衍射極限,超越光學(xué)顯微鏡的分辨率。近場(chǎng)微波掃描顯微技術(shù)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程是:利用電磁波與物質(zhì)材料進(jìn)行相互作用,通過(guò)測(cè)量近場(chǎng)內(nèi)微弱的信號(hào)來(lái)反推出被測(cè)量的物質(zhì)材料的本質(zhì)特性,通過(guò)掃描技術(shù)可以得到物質(zhì)材料每個(gè)掃描點(diǎn)的信息。容易發(fā)現(xiàn)的是:近場(chǎng)微波掃描顯微技術(shù)的核心是探針與樣品之間的相互作用關(guān)系。本文主要研究的就是近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)探針與樣品的相互作用的關(guān)系。第一個(gè)研究點(diǎn)是探針發(fā)射的電磁波與樣品相互作用形成的場(chǎng)的分布情況,第二個(gè)研究點(diǎn)是如何將微弱的近場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為可直觀測(cè)量的量以及測(cè)量原理。本文從微波探針尖端所形成的近場(chǎng)出發(fā),利用準(zhǔn)靜態(tài)理論,將探針針尖等效成一個(gè)帶電勢(shì)的金屬微球,微球的半徑是針尖的曲率半徑。利用電磁場(chǎng)理論中的像電荷法,通過(guò)球面鏡像法與介質(zhì)平面鏡像法推導(dǎo)出了符合近場(chǎng)物理模型的球面與介質(zhì)平面相互作用時(shí)的電場(chǎng)分布。理論推導(dǎo)出探針發(fā)射的電磁場(chǎng)與樣品相互作用的數(shù)學(xué)模型。其次是驗(yàn)證理論模型的正確性。驗(yàn)證主要分為兩部分內(nèi)容,第一部分是:用MATLAB對(duì)理論推導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算并成像,第二部分是:用有限元法(電磁場(chǎng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1點(diǎn)電荷與導(dǎo)體球的相互作用示意圖

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2.1點(diǎn)電荷與導(dǎo)體球的相互作用示意圖點(diǎn)電荷q會(huì)在導(dǎo)體球表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的分布與大小都是未知的，這時(shí)可以用在導(dǎo)體球內(nèi)的像電荷q來(lái)代替感應(yīng)電荷，設(shè)像電荷q在導(dǎo)體球中心與點(diǎn)電荷q的連線上，用下圖來(lái)等效這種情況。圖2.2點(diǎn)電荷....

圖2.2點(diǎn)電荷在導(dǎo)體球上生成像電荷示意圖

時(shí)可以用在導(dǎo)體球內(nèi)的像電荷q來(lái)代替感應(yīng)電荷，設(shè)像電荷q在導(dǎo)體球中心與點(diǎn)電荷q的連線上，用下圖來(lái)等效這種情況。圖2.2點(diǎn)電荷在導(dǎo)體球上生成像電荷示意圖導(dǎo)體球外任意一點(diǎn)的電位是由電荷q與像電荷q疊加產(chǎn)生的，這時(shí)導(dǎo)體球的分界面可以看做已經(jīng)不存在。即0102qq....

圖2.3點(diǎn)電荷與介質(zhì)平面相互作用的示意圖

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文18圖2.3點(diǎn)電荷與介質(zhì)平面相互作用的示意圖帶電量為q的點(diǎn)電荷在介質(zhì)ε2中，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷q（或極化電荷），這里，為了用像電荷法求感應(yīng)電荷，將左側(cè)z<0介電常數(shù)ε2換成ε1，在z>0的區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生的電勢(shì)是由點(diǎn)電荷q與感應(yīng)電荷q共同....

圖2.4在右側(cè)介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)電荷與感應(yīng)電荷共同作用產(chǎn)生電勢(shì)的等效示意圖

在z>0的區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生的電勢(shì)是由點(diǎn)電荷q與感應(yīng)電荷q共同疊加產(chǎn)生的。用下圖來(lái)等效圖2.4在右側(cè)介質(zhì)內(nèi)點(diǎn)電荷與感應(yīng)電荷共同作用產(chǎn)生電勢(shì)的等效示意圖這樣在z>0的區(qū)域內(nèi)，任意一點(diǎn)的電位是21211qq'φ4πrr（）(2-23)在z<0的區(qū)域內(nèi)....

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