实验原理 AFM是SPM家族中应用领域最为广泛的表面观察与研究工具之一。其工作原理基于原子之间的相互作用力。当一根十分尖锐的微探针在纵向充分逼近样品表面至数纳米甚至更小间距时，微探针尖端的原子和样品表面的原子之间将产生相互作用的原子力。原子力的大小与间距之间存在一定的曲线关系。在间距较大的起始阶段，原子力表现为引力，随着间距的进一步减小，由于价电子云的相互重叠和两个原子核的电荷间的相互作用，原子力又转而表现为排斥力。这种排斥力随着间距的缩短而急剧增大。AFM正是利用原子力与间距之间的这些关系，通过检测原子间的作用力而获得样品表面的微观形貌的。   仪器概述 AFM采用对微弱力极其敏感的微悬臂作为力传感器──微探针。微悬臂一端固定，另一端置有一与微悬臂平面垂直的金字塔状微针尖。当针尖与样品之间的距离逼近到一定程度时，两者间将产生相互作用的原子力，其中切向力（摩擦力）Ft使微悬臂扭曲，法向（纵向）力Fn将推动微悬臂偏转。我们所关心的主要是纵向力Fn，它与针尖──样品间距成一定的对应关系，即与样品表面的起伏具有对应关系。微悬臂的偏转量十分微小，无法进行直接检测，采用光学方法将偏转量放大，可推知微悬臂偏转量（即原子力）的大小，最终获得样品表面的微观形貌。   仪器特点 特有的卧式探头 卧式AFM探头设计，使原子力作用方向与重力方向垂直而互不干扰；降低了探头的整体重心；克服了原有粗调与微调逼近机构的垂直蠕动；具有独特的卧式可视化光路。探头及仪器性能更加稳定和优越。   稳定的三轴压电扫描器 采用互相正交的三轴压电陶瓷扫描控制器，X、Y、Z三轴压电陶瓷之间互不耦合，可保证扫描图像不因耦合而失真；扫描器具有更好的扫描线性和独立性、更高的强度和刚度，兼具更强的扫描驱动力，能同时适用于较小与较大、较轻与较重样品的扫描成像。   优化的检测与控制系统 采用优化的微纳米扫描与反馈控制电路系统，配以多路高精度A/D&D/A控制接口，可获得更高的扫描分辨率、更好的重复性和更佳的图像质量。   完善的软件界面与功能 功能强大、界面友好，可适用于Windows XP/Win7/Win8/Win10等操作系统。一般操作者均可轻松而熟练地掌握，只需点击鼠标，即可完成从图像扫描到图像处理及数据信息计算的全部操作。可用鼠标任意选择局部扫描区域，实现图像平移、定位和缩放；可设定扫描次数并自动控制扫描停止；具有实现X、Y方向的面扫描和线扫描的功能；可获得样品表面的纳米级三维形貌结构和截面线；高质量的彩色/黑白平面图像显示与三维立体图像显示；具有图像的二维和三维纳米标尺标注功能及粒径测量功能；具备纳米级表面微观粗糙度的统计及计算功能；可精确测定样品表面的微纳米级台阶高度和深度；完善的图像处理功能，包括裁剪、粘贴、旋转、对比调节、亮度调节、颜色调整、背景色调整、图像平滑、滤波等。   简单便捷的仪器操作 AFM的操作十分简单和便捷，一般操作人员即可完成，无需专人操作和维护。安装探针、安装样品、粗调和微调进样、图像扫描、图像存储等操作，均可在1分钟内完成。特别适用于科学研究、教学实验及产品检测。   高稳定性与抗干扰能力 AFM既可在良好的实验条件下完美工作，也可在有一般实验室、普通桌面、有轻微振动、有环境干扰、有光照等条件下正常运作，快速扫描观察各种微纳米样品，获得理想的图像和微纳米结构信息。具备更好的稳定性和抗震性，更强的抗（光、电、磁等）干扰能力，更快的扫描速度（最快1幅图像/1~6秒，作为对比，进口仪器的扫描速率一般为1幅图像/10~20分钟甚至更慢）。   高适用性广泛应用领域 可同时适用于科学研究、本科生和研究生的教学实验及纳米技术产品的检测，广泛适用于各种金属/非金属、导体/非导体、磁性/非磁性材料样品的扫描检测。对被测材料样品无特殊要求，免去繁琐的样品制备过程，可直接扫描获得微纳米结构信息。   实验内容与典型实验数据 部分扫描测试样品的AFM图像   部件列表 描述 数量 原子力显微镜探头 1 控制机箱 1 直流高压电源 1 A/D&D/A控制接口卡 1 AFM微探针 15组60 tips USB光学显微镜 1 一体机, 含AFM扫描控制软件 1 样品 5 剪刀、镊子、启子、放大镜等工具 1

技术优势: 1）输出功率：>200瓦连续波输出； 2）输出波长：在1900 nm -2050 nm范围内，波长任选； 3）中心波长定位误差：±0.5 nm； 4）波长线宽：小于0.05nm； 5）波长精细调谐范围：±0.5 nm；（高精度） 技术能力： 1）能够提供1-200瓦全光纤2μm光纤激光器的可靠技术解决方案； 2）能够提供50-200瓦2μm光纤激光器的技术解决方案； 3）能够提供1-200瓦窄线宽、可调谐连续波2μm光纤激光器的技术解决方案； 4）能够提供1-20瓦2μm波长的纳米/皮秒高能脉冲激光器的可靠解决方案。 主要应用领域： 1）工业加工领域 由于许多透明有机材料在2 μm 附近有较强的吸收，直接利用激光对其进行切割、熔接和雕刻处理可以避免使用有毒添加剂，这在医疗器械制造领域具有独特的优势，也简化了加工工艺。    2）医疗应用领域 由于人体组织中的水对2 μm激光有很强的吸收，激光的渗透深度小，手术创口区的破坏小；另外，2 μm波长激光器的特殊凝结作用，可以减少手术时的流血。大量实验研究表明，2 μm高功率掺铥光纤激光器是软/硬组织外科手术的优良候选光源，可以广泛应用于高精确的组织切除手术、眼科手术和牙科手术。    3）军事应用领域 2 μm波长位于损耗较低的“大气窗口”，在大气中的传输能力远高于短波长激光；同时也位于人眼安全波长范围，使其在对人眼安全要求较高的自由空间光通信领域极具应用潜力，也是激光雷达等精密空间探测装置的理想光源，更符合军方的需求；此外，2 μm激光通过光学非线性转换可以产生3~5 μm的中远红外激光，而后者是光电对抗中最重要的大气窗口，在军事战略上具有重要意义。

激光在芯片上光互连上的应用就直接要求激光器的特征尺度接近电子器件，并且其功耗要小于成熟的电互联，应约在10飞焦每比特量级。激光器的功耗与其尺度呈正相关的关系，10飞焦每比特量级的功耗直接要求激光器的模式体积要小于约0.02个波长立方。

人样安全激光测距技术主要应用于大气层内的长距离高精度激光测距，其主要应用领域包括火控系统，激光雷达，目标跟踪，测高仪。

海岸滩涂及浅海地区海陆地形测量是海洋测绘的难点区域，小型化机载测深激光雷达作为该领域的高端装备，一直被美国、加拿大等国家垄断，进口价格昂贵，且长期对中国禁运。无人机载激光雷达可提高水域、海陆交界和陆地地表的联合探测能力，可同时实现高效、高精度测量水下及陆表目标区域三维地形。

激光增材制造(Laser Additive Manufacturing，LAM)技术是近20年来信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的先进制造技术。增材制造依据CAD数据逐层累加材料的方法制造实体零件，其制造原理是材料逐点累积形成面，逐面累积成为体。这一成形原理给制造技术从传统的宏观外形制造向宏微结构一体化制造发展提供了新契机。激光增材制造（LAM）系统由五个子系统组成：（1）激光加热系统；（2）工作台及数控系统；（3）同轴供粉系统；（4）惰性气体保护箱（手套箱）；（5）循环水冷却系统。 激光增材制造的产品和零件可以不受形状、结构复杂程度及尺寸大小的限制。摆脱了传统“去除”加工法的局限性，可以生产传统方法难以加工或不能加工的形状复杂的零件。可成形材料有碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金、铜合金、复合陶瓷等。可广泛应用于航空航天、人工假体、国防工业和机械工业产品的制造。

自激光问世以来，各种激光器在军用武器与装备、民用等领域得到了广泛的发展和应用，激光致盲武器、防空激光武器、大型激光攻击武器、激光制导、激光测距仪、激光目标指示器、激光瞄准仪、激光雷达等各种激光武器和激光军用设备在现代高科技战争中，发挥着重要的作用。其中激光致盲武器是目前各种军事装备（如飞机、坦克、舰艇）和步兵已普遍实用的一类攻击型武器，由于激光的能量

激光金属直接制造( LMDM)技术是快速成形技术与激光熔覆技术结合集成的先进制造技术之一。一个三维零件图，通过激光熔化同轴送粉喷嘴输送的金属粉末，在基材上逐层累加直接形成具有优良机械性能的金属零件。激光金属直接制造(LMDM)系统由五个子系统组成：(1)激光加热系统；(2)工作台及数控系统；(3)同轴供粉系统；(4)惰性气体保护箱（手套箱）；(5)循环水冷却系统。I000WNd:YAG激光器，既可连续输出又可脉冲输出激光，输出功率：1000W；波长：1064nm；峰值功率：2000W；频率100～1000Hz（连续、正弦、方波）；光斑直径：0.50～1.00mm。

已有样品/n激光柱面干涉仪主要用于柱面光学零件面形误差的检测和柱面半径的精确测定， 它采用立式检测结构， 调试操作方便， 并装有干涉条纹显示系统， 是今后光学柱面镜加工与检测的必备测试仪器。

  距离的高精度实时测量在现代工业的各个领域中的应用越来越广,工件的表面轮廓目标物体的相对位置、形状描述等都离不开距离的高精度测量,非接触、小型化、数字化、智能化成为距离测量系统发展的趋势。随着数字信号处理器(DSP)功能越来越强,光电耦合器CCD的日益普及,使符合实际工业生产要求的非接触高精度在线距离测量系统的研制成为可能。    技术原理与工艺流程:    光学三角法检测技术。光学三角法的测量原理就是使发光元件所发出的光束照射在被测物体表面上并被反射,部分反射光成像在位置敏感元件表面上(如CCD,PSD等),通过检测光斑在敏感表面上的位置,由几何关系即可计算出被测物体的距离。这类位移测量仪的基本组成是激光器、物镜、光电接收器、信号处理及测量显示系统。    图像中心位置的识别算法。这是非接触测量技术中的关键技术,当激光照射在被测物体表面散射,经透镜会聚在cCD表面成像,所成像的模拟信号经过模拟数字转换器(AD)被转换为数字信号处理器可以处理的数字信号后,要经过图像中心位置识别算法的处理确定所成像的中心点位置,根据激光三角法原理,由所成像的中心点位置就可以求出相应的被测量物体的距离信息。    为了保证系统可靠性和提高测量精度,用查表与细分相结合的方法根据线性CCD上像点的位置确定目标物体的距离。    主要技术性能指标：    测量范围:50mm；    测量仪与被测物体距离:80mm；    测量精度:在全部测量范围内,不小于01mm；    分辨率:25微米；    测量频率:1KH    技术水平及用途：    在工业生产中有很多生产指标和工艺参数要实现测量和控制,非接触距离测量可以为生产的调度指挥和工艺参数的监测提供准确、可靠、快捷的信息,是一种应用范围很广和非常有潜力的测量技术。    应用行业:1.教育2制造业