2014 年 12 月出版
科儀新知 第 201 期
奈米科學與應用專題
金奈米粒子和單根金奈米線的基板調節區域表面電漿共振 [ 下載 PDF ]
王俐雲, 林鶴南
近年來由於金屬奈米結構具有區域表面電漿共振的特性，表現出許多獨特和顯著的光學性質，並可應用於奈米光學元件、生物感測等研究領域，因此受到廣大的重視。當金屬奈米結構置於介電質基板時，會產生基板調節現象，改變原本的共振模態。本文藉由暗視野光學顯微術、分析金奈米粒子與奈米線在基板上的散射光譜，並以有限差分時域法，模擬金奈米結構受基板調節時的共振模態。圓球形的金奈米粒子於基板上，由於基板誘發模態耦合，可觀察到偶極和四極模態的共振波峰，但對單一金奈米線，則只有觀察到偶極模態耦合所產生的共振波峰。
準分子雷射退火技術開發低成本、低耗能及高光電響應之硫化鎘光電元件 [ 下載 PDF ]
林耕德, 陳學禮, 賴宇紳, 曾紹欽
本文將介紹以準分子雷射對硫化鎘 (CdS) 光導體元件進行表面改質之技術，利用此種快速、高光子能量以及無需真空環境與製程氣體便可直接於大氣下進行之表面改質技術，可以大量的製作出低成本、低耗能、高光電響應之硫化鎘光偵測器。文中將描述透過準分子雷射照射於市售低價之光敏電阻元件上，透過雷射劑量與照射次數之調控，而使得其上之硫化鎘產生差排減少與結晶性變好等特性，並發現此具有良好結晶性之硫化鎘元件在外加極低偏壓的情況下仍對於光源強度極為敏感，因而使得此元件於弱光下仍具有極佳的光電響應能力 (Responsivity) 與偵測能力 (Detectivity)，非常適用於低耗能之弱光偵測相關應用上。
以原子力顯微術奈米微影製作單一氧化鈦奈米點紫外光感測器 [ 下載 PDF ]
洪力揚, 林鶴南
由於半導體氧化物奈米材料具有特殊的物理與化學特性，有很多應用的可能性，尤其是在感測領域，近年來吸引了許多科學家投入研究。本文介紹以原子力顯微術奈米微影方法，製作單一氧化鈦奈米點感測器。首先製作單一鈦奈米線，並連接金電極，接著再製作單一氧化鈦奈米點，而形成金屬－半導體－金屬結構，並應用於紫外光感測。感測原理是由於紫外光照射下，氧分子在氧化物奈米點表面的脫附，而造成導電性變化。選擇奈米點位置在鈦奈米線中間或其與電極接面，可製作出歐姆型 (ohmic) 和蕭特基 (Schottky) 型兩種類型紫外光感測器，而後者靈敏度遠高於前者。除了紫外光感測外，此種氧化物奈米點感測器也可應用於氣體或化學感測，而成為一多功能的奈米感測器。
低溫電漿輔助原子層沈積鍍製光觸媒使用之白金奈米薄膜 [ 下載 PDF ]
劉柏亨, 黃鴻基
低溫電漿輔助原子層沈積製程鍍製光觸媒使用之白金奈米薄膜，具有良好的化學與溫度穩定性,可用於製作旋轉床式反應器中所使用的具有白金奈米薄膜反應床。低溫電漿輔助原子層沈積製程可鍍製單一晶相之奈米薄膜，經由 XPS 與 XRD 之量測結果，可知道鍍製的奈米薄膜具備有清楚的 4f 軌域訊號 (74.3 eV(4f5/2) and 71.1 eV (4f7/2)), 以及 (111) 的 fcc 晶相組成結構。8 奈米以上的白金薄膜具有小於 12 µΩ 的導電阻抗。在鍍製奈米白金薄膜旋轉床的使用中，可在照光下強化以白金為觸媒之相關化學反應進行，對於相關的應用研究具有重要意義。
增強螢光訊號偵測之靈敏度 [ 下載 PDF ]
鍾慎修, 鄧嘉卉, 林珀琳, 高甫仁, 蘇健穎
因受激輻射之同調性，應用破壞性干涉可大幅增強受激輻射之螢光偵測訊噪比，從而降低染料分子濃度的可偵測極限。我們實現了結合鎖相放大器以及破壞性干涉儀之激發－探測實驗，並以受激輻射為對比，達成了長工作距離的螢光成像功能。實驗結果顯示可經由破壞性干涉將探測光束的強度降低 10 倍，而仍維持良好的訊噪比，這代表可偵測的染料分子濃度亦可以降低 10 倍。受激輻射之同調性，讓此技術具有發展高解析 3D 同調光學相干斷層掃描成像的潛力，於組織成像形成獨特的對比。
古物的科學鑑定 [ 下載 PDF ]
凌永健
古物為一個民族無形的歷史、文化、藝術、科學等之載體，具有民族特性、不可再生、數量稀少、價值無限等特性。本文以商代與漢代皇室使用的古物，介紹其歷史、文化、藝術背景，突出目視、手觸與主觀經驗為主之「傳統鑑定」的明察重點，說明化學、材料、鑑識科學與科學態度為主之「科學鑑定」的儀器技術，提出建構傳統鑑定 (史藝專家) 和科學鑑定 (科技專家) 的溝通平台，相互補充、相互驗證鑑定結果，有效地鑑定古物的年代、真偽、品質。希望有助於讀者對古物鑑定之瞭解，進而激發國人賞識、愛護與保存古物之素養。
太空光學遙測酬載之主鏡光機系統組裝 [ 下載 PDF ]
林煒晟, 張勝聰, 林育全, 蔡和霖, 張勝雄, 張展鵬, 潘旭斌, 黃柏瑄, 張鈺婷, 徐名瑩, 黃鼎名
福衛 5 號光學遙測酬載為國人第一套自主研發之光學系統，該光學系統為一種常應用在天文、太空領域之中、大型望遠鏡型態－卡賽格林式望遠鏡 (Cassegrain telescope)。由反射式之主、次鏡與修正像差之折射式修正鏡組所組成，主鏡 (primary mirror, M1) 的型式是拋物面鏡，次鏡 (secondary mirror, M2) 則是雙曲面鏡。為符合火箭承載能力需求，亦可兼顧光學品質與結構強度，本文介紹之太空光學遙測酬載之主鏡透過雙足支撐結構 (bipod flexure) 與望遠鏡之主結構 (main plate) 結合，光學系統結構由六組碳纖維複合材料 (carbon-fiber-reinforced polymer, CFRP) 桿件所組成的桁架結構連結主鏡與次鏡的支撐結構。光機系統組裝除達到機械組裝之要求亦須兼顧光學成像品質，因此如何設計多自由度之調整機構與如何達到最佳之組裝型態是光機系統發展中重要的一環。本文介紹利用三次元量床 CMM (coordinate-measuring machine) 輔助太空光學遙測酬載主鏡姿態調整方法、調整治具 (mechanical ground support equipment) 的設計概念、主鏡次系統組裝程序，以及主鏡組裝後之光學品質檢測。
裂隙燈顯微鏡數位成像系統設計 [ 下載 PDF ]
陳德請, 葉豐銘, 林子文, 李錫霖
本文利用場鏡及接口透鏡設計一裂隙燈顯微鏡數位成像系統。裂隙燈被顯微鏡物鏡成像之影像經場鏡及接口透鏡傳遞至數位攝影機鏡頭，由此鏡頭成像於數位攝影機的電荷耦合影像感測元件 (CCD) 上。本文利用 ZEMAX 光學設計程式做多重組態設計完成具數位攝影機及顯微鏡雙功能的裂隙燈顯微鏡數位成像系統。數位攝影機使用 300 萬畫素的 CCD 元件，系統要求狹縫長為 18 mm、有效焦距為 11.23 mm、 MTF 空間頻率為在 80 lp/mm 時軸上大於 0.6，且最大視場處大於 0.3、系統光學畸變小於 5%。設計結果滿足系統規格，使此裂隙燈數位成像系統具有良好的光學品質。因為照明鏡組與雙目顯微鏡組是採用共焦與共光軸，使系統縮小體積且組測時易於調校。
