低溫(wen)掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)是(shi)壹(yi)種(zhong)結(jie)合了(le)掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)（SPM）技(ji)術和(he)低溫(wen)環境(jing)的(de)先(xian)進(jin)顯(xian)微技(ji)術。SPM已(yi)被廣(guang)泛(fan)應用(yong)於(yu)納(na)米(mi)尺度(du)的(de)表(biao)面(mian)成(cheng)像、物理(li)特(te)性探(tan)測和(he)納(na)米(mi)結(jie)構操(cao)作(zuo)等(deng)領域(yu)，而(er)低溫(wen)環境則能夠有(you)效(xiao)地(di)增(zeng)強(qiang)材料的電學、磁(ci)學、力學和(he)光(guang)學(xue)特(te)性，尤其(qi)在量(liang)子(zi)物(wu)理(li)、材料科學、表(biao)面(mian)科學等(deng)前沿(yan)領(ling)域(yu)中具(ju)有不(bu)可替代的優勢。LT-SPM能夠在(zai)低(di)溫下進(jin)行(xing)高(gao)分辨率(lv)的掃描，獲取關(guan)於(yu)樣品表面的詳(xiang)細信(xin)息(xi)，已(yi)成為(wei)現代(dai)納(na)米(mi)科學研究(jiu)中(zhong)不可缺工(gong)具(ju)。
1.掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)技(ji)術（SPM）
掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)（SPM）包括(kuo)壹(yi)系列(lie)技(ji)術，如(ru)原子(zi)力顯(xian)微鏡(jing)（AFM）、掃描隧(sui)道顯(xian)微鏡(jing)（STM）、掃描近(jin)場光(guang)學(xue)顯(xian)微鏡(jing)（SNOM）等(deng)。所(suo)有這些顯(xian)微鏡(jing)的工(gong)作(zuo)原理(li)都(dou)依(yi)賴(lai)於(yu)壹(yi)根極(ji)其(qi)尖銳(rui)的探(tan)針，這(zhe)根(gen)探(tan)針與(yu)樣品表面之間的相(xiang)互作(zuo)用(yong)被用(yong)於(yu)獲(huo)取表(biao)面(mian)的高(gao)分辨率(lv)信息(xi)。
-原子(zi)力顯(xian)微鏡(jing)（AFM）：通過探(tan)針和(he)樣品表面之間的相(xiang)互作(zuo)用(yong)力（如(ru)範(fan)德華力、靜電力等(deng)），通過探(tan)針的(de)位(wei)移來成像樣品表面的形(xing)貌(mao)。
-掃描隧(sui)道顯(xian)微鏡(jing)（STM）：依(yi)賴(lai)量(liang)子(zi)隧(sui)穿(chuan)效應，通過探(tan)針與(yu)樣品表面之間的隧(sui)穿(chuan)電流來探(tan)測表(biao)面(mian)的電子(zi)結(jie)構。
2.低溫(wen)環(huan)境的(de)作(zuo)用(yong)
低溫(wen)環(huan)境對(dui)於(yu)許(xu)多(duo)物質的(de)物(wu)理特(te)性有顯(xian)著的(de)影(ying)響。例如(ru)，超(chao)導材料在低(di)溫(wen)下能展示出其(qi)獨特(te)的(de)電學特(te)性，磁性材料的磁(ci)性表現也會發生(sheng)顯(xian)著變(bian)化(hua)。此外(wai)，低溫(wen)下的(de)量(liang)子(zi)效(xiao)應，如(ru)量子(zi)隧(sui)穿(chuan)效應和(he)量子(zi)相(xiang)幹效(xiao)應，也更加突(tu)出。因此，不(bu)僅(jin)能提(ti)供(gong)高分(fen)辨率(lv)的表(biao)面(mian)形(xing)貌(mao)圖(tu)，還能探(tan)測到(dao)在(zai)常(chang)溫下無(wu)法(fa)觀(guan)察到(dao)的(de)微(wei)觀(guan)物理(li)現象。
低溫(wen)掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)的組(zu)成(cheng)部(bu)分：
1.探(tan)針和(he)掃描系統
與(yu)常(chang)規(gui)掃描探(tan)針顯(xian)微鏡(jing)相(xiang)似(si)，LT-SPM也(ye)配(pei)備(bei)了(le)高(gao)精(jing)度(du)的(de)掃描系統和(he)尖的(de)探(tan)針。探(tan)針通常(chang)由金(jin)屬(shu)（如(ru)鉑、金、鎢等(deng)）或其(qi)他(ta)具(ju)有良(liang)好導電性的材料制成(cheng)。掃描系統包括(kuo)高精度(du)的(de)XYZ三(san)維掃描臺，能夠在(zai)納(na)米(mi)尺度(du)上調節探(tan)針的(de)位(wei)置(zhi)。
2.低溫(wen)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)
低溫(wen)控(kong)制(zhi)是(shi)LT-SPM的重(zhong)要(yao)特(te)點之壹(yi)。低溫(wen)通常(chang)是(shi)通過液氮(dan)、液氦或(huo)制冷(leng)設備(bei)來(lai)實(shi)現的(de)。在低溫條件(jian)下，樣品和(he)探(tan)針的(de)穩(wen)定性以及測(ce)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)性都(dou)得到(dao)了(le)極(ji)大(da)的(de)增(zeng)強(qiang)。低溫環(huan)境(jing)下的(de)穩(wen)定性能夠確(que)保(bao)掃描過程(cheng)中的(de)探(tan)針不(bu)受(shou)熱漂(piao)移的影(ying)響，從而(er)提(ti)高成(cheng)像的精(jing)度(du)。
3.數據采集(ji)和(he)分析系統(tong)
LT-SPM的另(ling)壹(yi)個重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分是(shi)數據采集(ji)和(he)分析系統(tong)。通過探(tan)針與(yu)樣品相(xiang)互作(zuo)用(yong)時(shi)，系(xi)統(tong)能夠收集(ji)到(dao)大(da)量(liang)的(de)信(xin)號數據，並通過相(xiang)應的算法和(he)軟件(jian)進(jin)行(xing)處理與(yu)分(fen)析。這些(xie)數據可以是(shi)形(xing)貌(mao)數據、電流、電壓、力學性質等(deng)各(ge)類(lei)信息(xi)，從而(er)得到(dao)有(you)關(guan)樣品的詳細物(wu)理特(te)性。
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