納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀課件

1、納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀主要內(nèi)容引言納米計(jì)量與量值溯源納米計(jì)量的發(fā)展納米測量方法特點(diǎn)及分類納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展前景納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀主要內(nèi)容引言納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1990年，美國IBM公司的艾格勒博士，用掃描隧道顯微鏡首次實(shí)現(xiàn)了單原子操作，用35個氙原子在鎳晶體的晶面上組成了“IBM”圖案使費(fèi)曼的語言變成了現(xiàn)實(shí)。1990年7月在美國巴爾的摩召開了首屆國際納米科技技術(shù)會議，這次會議標(biāo)志著材料科學(xué)發(fā)展到一個新的層次納米材料問世，也標(biāo)志也納米科學(xué)技術(shù)的正式誕生。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀1990年，美國I

2、BM公司納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 納米做為長度單位， 1nm=10-9m，納米尺度主要是指 0.1100nm?；谶@個尺度空間所建立的納米技術(shù)一直被眾人認(rèn)為是新世紀(jì)最重要的科學(xué)技術(shù)之一。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 納米做為長度單位， 1n納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST)的定義：納米計(jì)量學(xué)是測量納米級或更小物體尺寸或確定性的科學(xué)。納米校準(zhǔn)技術(shù)是為具有納米精細(xì)度的儀器裝置和實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)提供校準(zhǔn)的技術(shù)，并為量值上為這些儀器以納米級不確定水平溯源到米定義提供技術(shù)手段。國際計(jì)量委員會長度咨詢委員會(CIPM/CCL)的納米工作組對納米幾何量計(jì)量定義

3、為“納米幾何量計(jì)量是對范圍 1-1000nm 的物體特征、間距和位移進(jìn)行測量的科學(xué)與實(shí)踐”。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀納米幾何計(jì)量儀器應(yīng)具有這樣的特性:（1）具有溯源性；（2）由計(jì)量系統(tǒng)構(gòu)成的參考坐標(biāo)系；（3）可復(fù)現(xiàn)的相對于參考坐標(biāo)系的計(jì)量和測量活動；（4）通過探測系統(tǒng)將被測物與參考坐標(biāo)系聯(lián)系起來。這表明納米計(jì)量儀器可以分為三個部分: （1）位移系統(tǒng)；（2）計(jì)量系統(tǒng)；（3）探測系統(tǒng)。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀納米幾何計(jì)量儀器應(yīng)具有這樣 2007 年國家質(zhì)檢總局通過了以高思田教授的計(jì)量型原子力顯微鏡為主申報建立納米幾何量

4、計(jì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的請求，該系統(tǒng)成為第一套專門用于納米幾何量計(jì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)。申報書中所提及的納米尺度溯源體系，最高長度基準(zhǔn)是以 633nm的氦氖激光波長為參考的國際米定義。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 2007 年國家質(zhì)檢總局通過了以高思田教授的計(jì)量型原子力顯 到目前為止，全世界計(jì)量工作者對納米計(jì)量的研究主要集中在以下三個方面：計(jì)量型掃描探針顯微術(shù)（MSPM）的研制五大標(biāo)準(zhǔn)的國際比對納米尺度傳遞、尺度標(biāo)準(zhǔn)的選擇和制備納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀硅單晶原子納米掃描隧道顯微鏡影像 到目前為止，全世界計(jì)量工作者對納米計(jì)量的研究主要集中納米測量技術(shù)與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：納米測量必須

5、提供納米級甚至亞納米級測量精度，為此納米測量涉及并利用了多種學(xué)科，特別是物理學(xué)中的某些基本理論和基本現(xiàn)象，以非接觸測量手段為主。如光干涉原理、隧道效應(yīng)及晶體衍射理論等等。納米測量必須保證在納米尺度上有相對穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性，所以它的測量方法與傳統(tǒng)測量方法既有相似性又有自己的獨(dú)特性。由于納米測量實(shí)現(xiàn)度量的精度、高難度大，所以納米測量儀器的造價及維護(hù)費(fèi)用普遍很高。實(shí)現(xiàn)納米測量往往對環(huán)境要求很高，需要嚴(yán)格控制環(huán)境濕度、溫度及振動等因素。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀納米測量技術(shù)與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：納米計(jì)量 納納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀目前國內(nèi)外發(fā)展的納米測量方法主要分兩大類：一

6、類是以掃描探針顯微術(shù)（SPM）為代表的非光學(xué)測量方法，如SPM、電容測微法、電感測微法等。另一類是以各種激光干涉儀為代表的光學(xué)測量方法，其中包括X射線干涉儀、雙頻激光干涉儀、激光偏振干涉儀、光柵干涉測量、F-P干涉儀等。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀目前國內(nèi)外發(fā)展的納米測量方分辨率/nm精度/nm測量范圍/nm測量速度(nm/s）光學(xué)外差干涉儀0.10.151072.5103X射線干涉儀510-310-22105310-3光柵測量技術(shù)1.05.05107106激光頻率分裂法79-107106F-P干涉儀10-310-35510電感傳感器0.255.0104104電容傳感器10-35.025

7、104掃描探針顯微鏡10-30.0510310410投射電子顯微鏡0.10.1410710納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀分辨率/nm精度/nm測量范圍/nm測量速度(nm/s）光學(xué)隨著科技的飛速發(fā)展，人類對微觀領(lǐng)域的研究與認(rèn)識愈加深刻，對納米計(jì)量提出了更迫切的要求，納米計(jì)量技術(shù)正朝著高精度、高分辨率的方向發(fā)展。納米計(jì)量技術(shù)從某點(diǎn)意義上說，就是宏觀世界與納米世界之間的通信技術(shù)。而安排這些通信立即又引出了伴隨破壞這一非?，F(xiàn)實(shí)的可能性。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著科技的飛速發(fā)展，人類對微觀領(lǐng)域的研究與認(rèn)識愈加深刻，對納 納米計(jì)量需要解決的問題有以下幾個方面： （1）新型納米計(jì)量原理、納米計(jì)量方法的研究；（2）新型納米計(jì)量系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造；（3）納米級探針的制造技術(shù)；（4）條紋細(xì)分、光程倍增技術(shù)、鎖相放大等技術(shù)的完善；（5）干涉、衍射圖像的計(jì)算機(jī)處理技術(shù)；（6）納米計(jì)量涉及的尺寸定標(biāo)技術(shù)；（7）解決納米計(jì)量環(huán)境因素的影響問題，如環(huán)境溫度的影響、外界振動、電磁干擾的影響等。納米計(jì)量 納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 納米計(jì)量需要解決的問題有以下幾個方面：納米計(jì)量 納米納米計(jì)量技術(shù)是從事納米科學(xué)技術(shù)研究的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不僅給納米計(jì)量技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，而且也給納米計(jì)量技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)遇。同時，納米計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)