条维码扫描器

2005年11月7日据英国媒体报道，苏格兰科学家日前成功研制出一种新型扫描器，这种新型的扫描器使用一种少有人知的射线来检测不容易被发现的癌症。　　目前，英国阿伯丁大学和格拉斯哥大学的研究人员正在制造这种新型扫描器的原型机，研究人员计划中的原型机将会与手持式的超声波扫描器相类似，研究人员在这种新型扫描器中将使用一种少为人知的不可见光，也就被称为太赫兹波的射线用来检测人体皮肤组织中的细微的不同之处。　　太赫兹波射线能够发现人体组织水份中的细小差别，一般来说癌细胞会比周围的细胞含水量要多，所以更容易被发现，不过这项技术仍处于基础研究阶段，但是目前已经发现其诸多的应用前景。英国阿伯丁大学的高夫-杜恩教授表示，太赫兹波射线能够显示出高分辨率皮肤癌症图像，能够确切地反映癌细胞活动和扩散的情况，最主要的是这些图像比其它设备显示的图像更细致。不过，与X光射线和磁共振检测不同的是，太赫兹射线只能穿透几毫米的人体组织，并且不会造成一些健康的问题。　　杜恩教授表示，医生利用这个新型扫描器对病人的皮肤进行扫描，然后就能得到皮肤组织的详尽图像，可以帮助医生发现早期的皮肤癌，外科医生根据图像资料能够除去病人体内所有癌变组织。专家预测，太赫兹波射线技术在检测癌症方面有着至关重要的作用，这项新技术对其它传统的扫描器检测不出的癌症的正确检测率能达到85%。杜恩教授称，第一个手持式扫描器原型机将会在三年内能够应用到实际。　　研究人员最终的目的是想把这种扫描器设计成微型的，以便能够用于锁孔手术，这样实施手术的医生可以在手术时扫描出癌变组织，帮助外科医生把所有的癌变组织切除。研究人员表示，在手术中必须有个能生成癌变组织详细的图像的设备，因为在手术中外科医生只能依靠用手触摸来确定癌变组织的变化，但是这样的方法很容易造成一些癌变组织没被发现，最终使肿瘤反复甚至扩散，这个新设备将会产生令人惊奇的图像。

项目编号：0612-2241D2200397项目名称：华南理工大学扫描探针显微镜采购项目预算金额：250.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：250.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价/单价最高限价万元（人民币）1显微镜——扫描探针显微镜1台1.1扫描器★1.1.1XYZ三轴扫描器：XY方向扫描范围≥90um×90um；Z方向扫描范围≥9um；噪声水平：Z方向≤0.035nm；XY方向≤0.15nm。▲1.1.2闭环扫描器重复定位精度≤10nm或开环扫描器线性度≤千分之五。1.2控制器1.2.1内置≥三个锁相放大器；▲1.2.2可同时成像的通道数量≥8，每个通道可同时获得的数据点数≥4000×4000；250合同履行期限：境内货物：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外货物：收到信用证后（180）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。

关键词：低温位移台；近场扫描微波显微镜； 稀释制冷机 背景介绍扫描隧道显微镜（STM）[1]和原子力显微镜（AFM）[2]等基于扫描探针显微术（SPM）的出现使得科学家能够在纳米分辨率下去研究更多材料的物理特性及图形。以这些技术为基础的纳米技术、材料和表面科学的迅速发展，大地推动了通用和无损纳米尺度分析工具的需求。尤其对于快速增长的量子器件技术领域，需要开发与这些器件本身在同一区域（即量子相干区域）中能够兼容的SPM技术。然而，迄今为止，能够与样品进行量子相干相互作用的纳米尺度表征的工具仍非常有限。特别是在微波频率下，光子能量比光波长小几个数量，加之缺乏单光子探测器和对mK端温度的严格要求，更是一个巨大的挑战。近年来，固态量子技术飞速发展迫切需要能够在此端条件下运行的SPM探测技术。技术核心近场扫描微波显微技术（NSMM）[3]结合了微波表征和STM或AFM的优势，通过使用宽带或共振探头来实现探测。在近场模式下，空间分辨率主要取决于SPM针尺寸，可以突破衍射限的限制，获得纳米别的高分辨率图像。NSMM的各种实现方式已被广泛应用于非接触式的探测半导体器件[4]，材料中的缺陷[5]、生物样品的表面[6]及亚表面分析，以及高温超导性[7]的研究。但是在低温量子信息领域中的应用还鲜有报道。英国物理实验室NPL的塞巴斯蒂安德格拉夫（Sebastian de Graaf）小组与英国伦敦大学谢尔盖库巴特金（Sergey Kubatkin）教授小组合作开发了一种在30 mK下工作的新型低温近场扫描微波显微镜，同时，该显微镜还结合了高达6 GHz的微波表征和AFM技术，旨在满足量子技术领域的新兴需求。整个系统置于一台稀释制冷机中（如图1（b）所示），NSMM显微镜的示意图如图1（a）所示：在石英音叉上附着了一个平均光子占有率为~1的超导分形谐振器。一个可移动的共面波导被用来感应耦合到谐振器上进行微波的发射和信号的读出。整个系统的核心是德国attocube公司提供的兼容低温的铍铜材质的纳米精度位移台，该小组使用一组ANPx100和ANPz100纳米位移器将样品与针在x，y和z方向上对齐，同时使用一个小的ANPz51纳米位移器进行RF波导的纳米定位和耦合。图1.（a）NSMM显微镜的示意图。（b） 稀释制冷机中弹簧和弹簧悬挂的NSMM示意图。测量结果如图2所示，Sebastian教授演示了在单光子区域中以纳米分辨率进行扫描的结果。扫描的区域与在硅衬底上形成铝图案的样品相同。扫描显示三个金属正方形（2×2μm2）与两个较大的结构相邻，形成一个叉指电容器。叉指电容器的每个金手指有1 μm的宽度和间距，尽管在图2中，由于的形状，这些距离看起来不同。图2. 在30 mK下扫描具有相邻金属垫的交叉指电容器.（a）得到的AFM形貌图。（b） 单光子微波扫描（~1）显示了微波谐振腔的频移,微波扫描速度为0.67 μm/s.（c）高功率微波扫描结果（~270）。（d） 在调谐叉频率（30 kHz）下解调的PDH误差信号，与dfr/dz（~270）成正比。（e） 扫描获得的信噪比（SNR）作为平均光子数的函数。attocube低温位移台德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造公司。拥有20多年的高精度低温纳米位移台的研发和生产经验。公司已经为各地科学家提供了5000多套位移系统，用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积小，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器。德国attocube公司的位移器以稳定而优异的性能、原子的定位精度、纳米位移步长和厘米位移范围深受科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和端环境中，包括超高环境(5E-11 mbar)、低温环境（10mK）和强磁场中（31 Tesla）。图3. attocube低温强磁场纳米精度位移器，扫描器，3DR主要参数及技术特点参考文献：[1]. Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C. & Weibel, E. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).[2]. Binnig, G., Quate, C. F. & Gerber, C. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986).[3]. Bonnell, D. A. et al. Imaging physical phenomena with local probes: From electrons to photons. Rev. Mod. Phys. 84, 1343 (2012).[4]. Kundhikanjana, W., Lai, K., Kelly, M. A. & Shen, Z. X. Cryogenic microwave imaging of metalinsulator transition in doped silicon. Rev. Sci. Instrum. 82, 033705 (2011).[5]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[6]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[7]. Lann, A. F. et al. Magnetic-field-modulated microwave reectivity of high-Tc superconductors studied by near-field mm-wave. microscopy. Appl. Phys. Lett. 75, 1766 (1999). 更多文章信息请点击：https://doi.org/10.1038/s41598-019-48780-3