國家儀器科技研究中心

2014 年 9 月出版

科儀新知第 200 期

科儀新知 200 期特刊

電子顯微鏡在金屬矽化物研究上的應用 [ 下載 PDF ]

陳力俊

金屬矽化物為為一重要材料系統，現今金屬矽化物薄膜為積體電路元件不可或缺的一部份；近年來，低維奈米尺寸金屬矽化物，由於其在介面反應基本了解以及多元應用的重要性，備受矚目。本文介紹金屬矽化物薄膜以及低維奈米結構金屬矽化物發展概況，而以應用電子顯微鏡所獲致的成果為主要範例。由於金屬矽化物深具前瞻應用的潛力，可預見未來仍為研發重點，電子顯微鏡也自然會在這項研究上繼續扮演關鍵的重要角色。

以步進式傅氏轉換紅外吸收光譜儀研究化學反應中之不穩定中間體 [ 下載 PDF ]

黃郁琁, 林聖智, 朱立岡, 李遠鵬

使用第二代步進式傅氏紅外光譜法搭配多重吸收反應槽研究時間解析的氣態不穩定分子之吸收光譜，其光譜解析度可達 0.075 cm⁻¹。利用此方法可測量許多不穩定的自由基與其異構物的紅外光譜，並瞭解其相關之化學動力學，部分光譜可以解析轉動譜線。光譜之指派係藉由將觀測到的振動波數、紅外強度及轉動譜帶輪廓與以理論計算所預測者比較。最近所觀測到的大氣化學中極重要的庫利基中間體 CH₂OO 之紅外吸收光譜，即為利用此方法的最佳例子。

表面增顯紅外光技術與其在界面科學之應用研究 [ 下載 PDF ]

陳立家, 大澤雅俊, 張憲彰

表面增顯紅外光技術近年來逐漸受到重視，並應用於界面科學的研究分析。將此技術結合紅外光分析既有的全反射概念，可克服過去紅外光對於水溶液系統在界面分析方面的限制，並大為提升其訊號的強度、縮短量測所需的時間。此外，它更可結合電化學分析，同步量測物質在電極表面的反應。本文將從理論與目前的應用發展兩方面，介紹表面增顯紅外光技術，並對其未來的發展提出新的觀點。

「台灣光子源」開創研究新契機 [ 下載 PDF ]

李凱弟, 陳俊榮, 湯茂竹, 古慶順, 黃迪靖

國家同步輻射研究中心已建造完成一座具有低束散度、高同調性之「台灣光子源」，目前正在緊鑼密鼓地建造能提供高亮度與奈米尺度光束的光束線與實驗站，這些設施將可促使台灣科技界在物理、化學、生醫科技、半導體科技、能源與環境科學，及其他各類材料科學等基礎與應用研究上大放異彩。

像散式光學偵測系統：奈米量測新利器 [ 下載 PDF ]

黃英碩, 胡恩德, 黃光裕, 張嘉升, 廖先順, 王偉珉, 陳彥宏, 陳敬修, 鄭仲翔, 黃宣富

像散式偵測已被廣泛應用在光碟機產業，用來判斷光碟片與光學讀取頭的離焦情況。中央研究院物理研究所與台灣大學機械系的團隊發現，DVD 光學讀取頭可以達到次原子級的位移解析度及奈米弧度級的表面傾角變化的精密量測。除此，光學讀取頭的偵測光點小於 1 微米，偵測頻率達 60 MHz 以上，可偵測很小元件的高頻運動，加上光學讀取頭取得容易、且價格低廉，所以能夠發展出很多不同的應用，包括科學教育的教具及訓練工具，甚至研究級的精密儀器設備。本文將介紹光學偵測系統的原理、技術的發展、在奈米級量測的應用、以及本團隊所開發的各種獨步全球的技術，也期望能結合更多學界與業界有志之士，一同推廣像散式光學偵測的量測技術，讓台灣在奈米精密量測能在國際上扮演重要角色，甚至讓台灣的精密量測產業更往前邁進一大步。

時域聚焦之多光子激發顯微術 [ 下載 PDF ]

鄭力中, 張家源, 林俊佑, 李益誠, 連啟翔, 胡瑜凌, 陳顯禎

本論文主要以時域聚焦所發展出的廣視域多光子激發顯微術應用於快速三維生醫影像與微細加工上，這技術目前影像大小為 256 × 256 像素的取像速度可達每秒 100 幀幅以上、側向解析度小於 0.5 µm 以及縱向解析度達 3.5 µm，因此我們也藉由三種不同的技術來進一步提升成像的空間解析度。其中我們也利用數位微型反射鏡元件來替換系統中的繞射元件光柵，藉以達到可以同時保有時域聚焦以及任意圖案的照射。在空間解析度提升方面，首先藉由二階非線性結構式照明顯微術來提升系統的側向解析度至 168 nm 以及縱向解析度 1.22 µm；另利用人工像散法可保有系統快速取像的能力來提升縱向解析度至約 50 nm；最後藉由無波前感測式適應性光學系統修正樣品以及外界的干擾，進一步提升系統的照射效率以及影像品質。在生醫應用方面，除展現快速的三維生醫分子影像外，並完成任意三維圖形之蛋白質結構的微製作以及多光子誘發蝕除的應用。

全固態雷射系統 [ 下載 PDF ]

陳永富

雷射二極體泵浦的固態雷射是以雷射二極體作為泵浦源，以固態雷射材料作為增益介質的全固態雷射裝置。全固態雷射同時具有固體雷射和半導體雷射的雙重特點，是 20 世紀 80 年代末期出現的新型雷射，總體效率至少要比燈泵浦高 10 倍。由於全固態雷射系統具有高光電轉換效率、高功率、高穩定性、高可靠性、壽命長與體積小等優勢，大大地推動了傳統產業和新興產業的發展。本文針對雷射二極體、雷射晶體材料、運轉方式、紫外雷射系統的現況與趨勢做介紹與回顧。

LED 照明的一階光學技術 [ 下載 PDF ]

孫慶成, 李宣皓, 張育譽, 蔡直佑, 陳靜儀, 羅翊戩, 紀葦世, 陳正健

本文探討 LED 照明中的一階光學技術，包括 LED 光源模型與螢光粉模型。前者是建立在獨創的中場擬合法上，具有超精確的模型，可用於精確的 LED 照明設計；後者則是以螢光粉的特性出發，從散射模型開始，藉由一系列的實驗量測與模擬，獲得螢光粉吸收與轉換係數，並藉由光追跡的計算獲得藍光與黃光精確的分布。上述的二種一階光學技術在 LED 照明發展上階相當重要，對產業界也提供相當正面的協助。

奈米解析度可攜型模組式 X 光穿透式顯微鏡 [ 下載 PDF ]

陳譽升, 胡恩德, 陳皇翰, 李宗澤, 王民良, 胡宇光

本研究團隊利用多年在 X 光成像及顯微技術所累積的研究經驗以及理論基礎，配合精密之加工技術，自行設計並完成了一利用模組化單體、以堆疊方式組裝之 X 光穿透式顯微鏡 (transmission X-ray microscope, TXM)。此一新型之 TXM 具有高穩定、高移動精準度、輕量、易拆裝以及便宜等優點，以作為未來自主技術技轉之原型機。為了確保結構在奈米解析度之取像要求時仍就有足夠之穩定性，我們採用了以 X 光光軸為對稱中心的圓柱形結構來做為設備主體，以降低因為取像過程中元件產生熱量所造成之熱飄移。而在移動精準度上，本研究團隊則利用所設計研發之線性壓電材料移動平台 (piezo stage)，此一壓電材料移動平台之移動解析度經測試最高可達 1.2 nm，足可勝任本顯微鏡之嚴苛要求。此外，由於各個驅動元件已完全模組化，因此我們可以將此一設備拆裝後，運送到不同之同步輻射研究設施或不同之光束線後進行快速組裝及測試。