纳米金属螺旋轴锥探针
专利汇可以提供纳米金属螺旋轴锥探针专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高空间 分辨率 、高灵敏度、能产生强纵向偏振 电场 和旋转电场的纳米金属螺旋轴锥探针。该探针由纳米金属锥形结构和螺旋结构复合构成，当入射光（特别是径向偏振光）照射纳米金属螺旋轴锥探针底面时，在底面的边缘激发表面等离激元，其沿着锥表面主要是锥表面的 螺旋槽 向顶端传播，并不断旋转、压缩和聚焦，在顶端形成纳米聚焦的高局域强场。该强场具有很大的纵向偏振电场分量，而且具有旋转特性。另外通过改变锥形结构和螺旋结构所占的结构参数因子可以实现纳米焦场的调控。本 发明 可用作扫描近场 显微镜 、 原子 力 显微镜等扫描探针显微镜以及针尖增强拉曼 光谱 仪的探针，在纳米传感、纳米成像、纳米 光刻 和纳米操纵等诸多领域有重要应用价值。，下面是纳米金属螺旋轴锥探针专利的具体信息内容。
1.一种高空间分辨率、高灵敏度、能产生强纵向偏振电场和旋转电场
的纳米金属螺旋轴锥探针，其特征在于该纳米金属螺旋轴锥探针由纳米
金属锥形结构和螺旋结构复合构成，该探针在柱状坐标系下的结构方程 为：
其中： 和 是柱状坐标系下的半径和角度， 是预设的高度参数， 是锥形结构参
数因子， 是底面半径，是螺旋结构参数因子， 和 的大小在纳米量级， 和 是大于0
的实数，并且 在数百纳米量级；
当入射光照射纳米金属螺旋轴锥探针底面时，在底面的边缘激发表面等离激元，表面
等离激元沿着锥表面向顶端传播，并不断旋转、压缩和聚焦，在顶端形成纳米聚焦的高局域
强场。
2.根据权利要求1所述的纳米金属螺旋轴锥探针，其特征在于由于探针锥面的螺旋结
构，在探针顶端形成的纳米聚焦电场具有旋转特性。
3.根据权利要求1或2所述的纳米金属螺旋轴锥探针，其特征在于在金属材料和结构
参数确定的条件下，当入射光场为径向偏振光时，在探针顶端形成的纳米聚焦电场强度最
大，且纵向偏振分量最大。
4.根据权利要求1或2所述的纳米金属螺旋轴锥探针，其特征在于通过改变锥形结构
和螺旋结构所占的结构参数因子 和 能够实现纳米聚焦电场的调控；在 确定不变的
条件下，当 时，能够得到更强的纳米聚焦；当 时，纳米聚焦电场纵向分量所占的
比例较大。
纳米金属螺旋轴锥探针
技术领域
背景技术
等离激元，是突破传统光学衍射极限实现强纳米聚焦的有效途径。其中最常用的是纳金属
轴锥结构，该结构首先将入射光能量转化为表面的离子体波，然后顺着锥形结构逐渐压缩，
同时表面等离子体波的相速度和群速度不断减小，在锥形的尖端转化成高度受限的等离子
体模，形成高度局域化的电磁场分布，从而得到纳米聚焦。
发明内容
旋轴锥探针。
表面等离激元，由于锥表面的螺旋槽结构，其主要沿着锥表面的螺旋槽向顶端传播，并不断
旋转、压缩和聚焦，在顶端形成纳米聚焦的高局域强旋转电场。
更强的纳米聚焦；当 时，纳米聚焦电场纵向分量所占的比例较大。
螺旋槽向顶端传播，并不断旋转、压缩和聚焦，在顶端形成纳米聚焦的高局域强电场。该聚
焦电场不仅具有很大的纵向偏振分量，有利于提高纳米探测和成像的灵敏度，而且具有旋
转特性，有利于实现纳米粒子的操纵和筛选。另一方面，通过改变锥形结构和螺旋结构所占
的结构参数因子 和 可以实现纳米聚焦电场的调控。
螺旋轴锥探针的右剖视图；(c)是纳米金属螺旋轴锥探针的俯视图。
在探针焦点附近所在 平面上 的强度分布和方向分布图； (d)是在探针焦点
处所在 平面上 的强度分布和方向分布图。
探针焦点附近所在 平面上 的强度分布和方向分布图； (d)是在探针焦点处
所在 平面上 的强度分布和方向分布图。
具体实施方式
因子， 和 的大小在纳米量级，和 是大于0的实数，一般可以取正整数，并且
在数百纳米量级。
54.4%。图2中(a)和 (b)分别是电场 在 和 平面的强度分布图； (c)是在探针焦
点附近所在 平面上 的强度分布和方向分布图，其方向如图中箭头所示，围绕
焦点处向外旋转分布； (d)是在探针焦点处所在 平面上 的强度分布和
方向分布图，其方向如图中箭头所示，围绕焦点处向外旋转分布，但不再沿径向分布。
73.2%。图3中(a)和 (b)分别是电场 在 和 平面的强度分布图，其在探针顶端形成
强纳米聚焦； (c)是在探针焦点附近所在 平面上 的强度分布和方向分布图，
其方向如图中箭头所示，围绕焦点处向内旋转分布； (d)是在探针焦点处所在 平面上
的强度分布和方向分布图，其方向如图中箭头所示，围绕焦点处向内旋转
分布，不再沿径向分布，已经将初始向外的电场分布旋转为向内。
场。当锥形结构所占比例较大时，可以得到更强的纳米聚焦；当螺旋结构所占比例较大时，
可以得到更大比例的纵向分量电场，并将初始向外的电场分布旋转为向里。
54.61%。其产生的电场围绕焦点处向外旋转分布，且仍然沿径向分布。
属轴锥探针产生的纳米聚焦具有更强的旋转效果。
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