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纳米计量与传递标准 被引量：48
1
作者 李同保 《上海计量测试》 2005年第1期8-13,共6页
纳米计量不仅提供测量和表征纳米材料及器件基础,同时在纳米生产工艺控制和质量管理领域也扮演重要角色。纳米技术就某种意义上讲就是实现原子或分子操作的超精细加工技术。纳米科技的各个领域都涉及对纳米尺度物质的形态、成分、结构... 纳米计量不仅提供测量和表征纳米材料及器件基础,同时在纳米生产工艺控制和质量管理领域也扮演重要角色。纳米技术就某种意义上讲就是实现原子或分子操作的超精细加工技术。纳米科技的各个领域都涉及对纳米尺度物质的形态、成分、结构及其物理化学性能功能的测量、表征。纳米测量在纳米科技中起着信息采集和分析的不可替代的重要作用。纳米测量技术包括:纳米级精度的尺寸和位移的测量,纳米级表面形貌的测量以及纳米级物理与化学特性测量。目前迫切需要解决的问题有微电子、超精密加工中线宽、台阶、膜厚等测量问题、纳米材料中的粒子特征测量问题和作为纳米科技主要测量和操作工具的扫描探针显微镜、扫描电子显微镜等的特性表征和测量准确度评定。文章重点评述了国际上为建立可溯源于国际基本单位制的纳米计量体系努力。包括:纳米尺度测量台阶、节距的国际比对,传递标准在纳米计量体系中的特殊作用,用于校准扫描探针显微镜、扫描电子显微镜等的传递标准研制概况。/()(SPM)(SEM)(SI)()(SPM)(SEM) 展开更多
关键词 纳米计量 传递标准 纳米科技 纳米材料 纳米测量 纳米尺度 国际比对 物理 测量问题 不可替代
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光学纳米测量方法及发展趋势 被引量：22
2
作者 程晓辉 赵洋 李达成 《光学技术》 CAS CSCD 1999年第3期73-77,共5页
综述了光学方法中以频率跟踪方法、外差干涉仪、调频干涉仪、偏振干涉仪和光学光栅为代表的光学纳米测量方法。分析了它们的发展状况以及各自特点，指出建立适合于纳米测量的纳米环境是目前亟待解决的关键性问题。
关键词 纳米测量 纳米环境 干涉仪 发展趋势
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光栅纳米测量中的系统误差修正技术研究 被引量：19
3
作者 余文新 胡小唐 邹自强 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期101-105,共5页
详细研究了光栅纳米测量系统的误差特性 ,以及利用激光干涉仪对高精度光栅测量系统的系统误差进行检测、并在信号处理中予以补偿和修正的方法。实验表明 ,通过这种系统误差修正方法对周期累计误差和细分误差同时进行修正 ,能够大幅度地... 详细研究了光栅纳米测量系统的误差特性 ,以及利用激光干涉仪对高精度光栅测量系统的系统误差进行检测、并在信号处理中予以补偿和修正的方法。实验表明 ,通过这种系统误差修正方法对周期累计误差和细分误差同时进行修正 ,能够大幅度地将计量光栅系统的测量准确度从微米或亚微米量级提高到纳米级水平 ,以实现光栅纳米测量。 展开更多
关键词 光栅 纳米测量 系统误差 细分误差 误差修正
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一种高分辨率和高频响的光栅纳米测量细分方法 被引量：14
4
作者 余文新 胡小唐 邹自强 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期1-4,共4页
提出了一种高分辨率、高频响的光栅纳米测量细分方法——动态跟踪细分法 .它综合了计算机正切细分法细分份数大、电阻链细分法工作速度快、频响亮的优点 ,电路原理清晰、结构简单 ,能够同时适用于动态和静态测量 ,较好地解决了光栅纳米... 提出了一种高分辨率、高频响的光栅纳米测量细分方法——动态跟踪细分法 .它综合了计算机正切细分法细分份数大、电阻链细分法工作速度快、频响亮的优点 ,电路原理清晰、结构简单 ,能够同时适用于动态和静态测量 ,较好地解决了光栅纳米测量的信号处理过程中的高速度与高分辨率、高准确度的矛盾 .实验表明 ,动态跟踪细分法能够在 40 0细分时实现10 0 k Hz以上的频率响应速度 ,配合信号周期 2μm的光栅传感器 ,可以得到 5 nm的测量分辨率 ,为光栅纳米测量技术应用于实时测量和实时控制打下了良好的基础 。 展开更多
关键词 光栅纳米测量 莫尔条纹 分辨率 动态跟踪细分法 频率响应 信号处理
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动态光散射及电子显微镜纳米颗粒测量方法的比较研究 被引量：17
5
作者 陈哲敏 胡朋兵 孟庆强 《光散射学报》 北大核心 2015年第1期54-58,共5页
本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径。结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态。分析讨论了... 本文以聚苯乙烯纳米颗粒作为测量对象,分别采用最为常见的扫描电子显微镜法(SEM)和动态光散射法(DLS)测量其粒径。结果表明:电子显微镜法可观察颗粒形貌及结构,但测量误差偏大;动态光散射法可精确测量颗粒粒径及其分布状态。分析讨论了这两种测量方法的优缺点,对纳米颗粒测量具有重要的指导作用。 展开更多
关键词 纳米测量 扫描电子显微镜 动态光散射
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计量型原子力显微镜的位移测量系统(英文) 被引量：14
6
作者 李伟 高思田 +2 位作者 卢明臻 施玉书 杜华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期796-802,共7页
针对纳米结构表征和纳米制造的质量控制需要,中国计量科学研究院设计并搭建了一台计量型原子力显微镜用于纳米几何结构的测量。为了将位移精确溯源到国际单位米,研制了单频8倍程干涉仪测量位移,样品表面形貌则由接触式原子力显微镜测量... 针对纳米结构表征和纳米制造的质量控制需要,中国计量科学研究院设计并搭建了一台计量型原子力显微镜用于纳米几何结构的测量。为了将位移精确溯源到国际单位米,研制了单频8倍程干涉仪测量位移,样品表面形貌则由接触式原子力显微镜测量。一个立方体反射镜与原子力显微镜的测头固定,作为干涉仪的参考镜。两个互相垂直的干涉仪用于测量样品与探针在x-y方向的相对位置。样品台置于具有三面反射镜的零膨胀玻璃块上,由压电陶瓷位移台驱动。另外两台干涉仪测量样品与探针在z方向的位移,探针针尖位于干涉仪光束的交点以减小Abbe误差。由于光学器件的缺陷产生的相位混合会引起非线性误差,采用谐波分离法拟合干涉信号来修正误差,修正后干涉仪测量误差减小为0.7nm。 展开更多
关键词 原子力显微镜 纳米计量 位移测量 多倍程干涉仪 非线性
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光程差倍增的纳米级精度激光干涉仪 被引量：7
7
作者 赵美蓉 曲兴华 陆伯印 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期431-434,共4页
介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的新方法。通过对光程差进行倍增 ,提高了干涉仪的分辨率和稳定性。该干涉仪结构简洁紧凑 ,光路布局对称性好 ,不存在死光程 ,容易装调 ,符合阿贝原则和结构变形最小... 介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的新方法。通过对光程差进行倍增 ,提高了干涉仪的分辨率和稳定性。该干涉仪结构简洁紧凑 ,光路布局对称性好 ,不存在死光程 ,容易装调 ,符合阿贝原则和结构变形最小原则 ,在 10 mm (可以扩展至 50 mm )测量范围内 ,获得了λ/16 0 0的分辨率和纳米级的测量精度。 展开更多
关键词 纳米计量 激光干涉仪 光程差倍增
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高精度电容式位移传感器校准方法的研究 被引量：13
8
作者 郑志月 施玉书 +4 位作者 高思田 李东升 李伟 李适 李庆贤 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期14-18,共5页
介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置，利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移，同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感... 介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置，利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移，同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性，对影响校准的主要因素进行了分析，其综合不确定度为2．2nm。 展开更多
关键词 计量学 纳米计量 电容式位移传感器 单轴精密位移台 激光干涉仪
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用于纳米测量的混合型外差干涉信号处理方法 被引量：7
9
作者 戴高良 殷纯永 《光学技术》 EI CAS CSCD 1999年第1期21-23,27,共4页
通过对外差干涉信号同时进行相位检测和锁相倍频计数，可得到存在一定冗余度的一组测量结果，经过一定的逻辑混合；可实观测量分辨率优于０．１ｎｍ，测量范围不受λ／２周期限制，从而克服了以往单一采用相位测量法测量范围限于一个周... 通过对外差干涉信号同时进行相位检测和锁相倍频计数，可得到存在一定冗余度的一组测量结果，经过一定的逻辑混合；可实观测量分辨率优于０．１ｎｍ，测量范围不受λ／２周期限制，从而克服了以往单一采用相位测量法测量范围限于一个周期和锁相倍频计数法分辨率不易提高的难题。给出了在实际纳米测量干涉仪采用这种外差信号处理方法的测量结果。 展开更多
关键词 纳米测量学 外差干涉仪 相位测量 信号处理 激光
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集成电路制造在线光学测量检测技术:现状、挑战与发展趋势 被引量：10
10
作者 陈修国 王才 +3 位作者 杨天娟 刘佳敏 罗成峰 刘世元 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第9期403-426,共24页
在线测量检测技术与装备是保证集成电路(IC)制造质量和良率的唯一有效技术手段,在IC制造过程中必须对IC纳米结构的关键尺寸、套刻误差,以及缺陷等进行快速、非破坏、精确测量与检测。本文首先从尺寸测量和缺陷检测两个方面介绍了IC制造... 在线测量检测技术与装备是保证集成电路(IC)制造质量和良率的唯一有效技术手段,在IC制造过程中必须对IC纳米结构的关键尺寸、套刻误差,以及缺陷等进行快速、非破坏、精确测量与检测。本文首先从尺寸测量和缺陷检测两个方面介绍了IC制造在线光学测量检测技术的研究现状。在此基础上,进一步分析了先进技术节点中所面临的一些新的纳米测量挑战,如更小的特征尺寸、更复杂的三维结构。最后,展望了IC制造在线光学测量检测技术的未来发展趋势。 展开更多
关键词 测量 集成电路制造 纳米测量 光学测量 光学检测 关键尺寸 套刻误差 缺陷
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用于纳米级三维表面形貌及微小尺寸测量的原子力显微镜 被引量：7
11
作者 高思田 叶孝佑 +4 位作者 邵宏伟 杜华 金其海 杨自本 陈允昌 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2004年第8期34-39,共6页
SPM是在纳米尺度上进行测量的重要的测量仪器之一 ,随着SPM进入工业测量领域 ,SPM的校准、量值溯源和测量不确定度分析已经成为SPM能够作为计量仪器使用的关键所在。文章论述了一种计量型原子力显微镜的构成、校准以及在国际比对中的应用。
关键词 纳米技术 AFM 校准 表面形貌 微小尺寸测量 原子力显微镜
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一维原子光刻经典模型的优化 被引量：8
12
作者 张萍萍 马艳 李同保 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期150-154,共5页
利用蒙特卡罗随机思想选取轨迹初始条件,将铬原子束同位素、纵向速度分布和横向高斯发散角等因素综合考虑,对原子光刻经典粒子模型进行了优化。将优化后的模型与原模型进行了对比,同时定性分析了表面生长效应。利用新模型在不同激光功... 利用蒙特卡罗随机思想选取轨迹初始条件,将铬原子束同位素、纵向速度分布和横向高斯发散角等因素综合考虑,对原子光刻经典粒子模型进行了优化。将优化后的模型与原模型进行了对比,同时定性分析了表面生长效应。利用新模型在不同激光功率下对沉积过程进行数值模拟,结果表明模拟结果与实验符合得很好。进一步分析了失谐对沉积的影响,当失谐选取250×2πMHz时,可得到较好的沉积结果。该模型较好地整合了沉积过程中的各个影响因素,这为正在进行的实验提供了更好的理论基础。 展开更多
关键词 激光光学 原子光刻 纳米计量 粒子光学 蒙特卡罗方法
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纳米计量学的基础技术组件 被引量：6
13
作者 叶贤基 《云南天文台台刊》 CSCD 北大核心 2002年第3期101-106,共6页
为了满足ASTROD激光宇航动力学任务慨念计划的高精度要求 ,以及实现新质量标准 ,我们开始进行次纳米激光测长与纳米定位控制的研究。本文将回顾我们在清华大学与工研院测量中心的研究成果 ,介绍如何利用外差式激光干涉仪、挠性微动台与... 为了满足ASTROD激光宇航动力学任务慨念计划的高精度要求 ,以及实现新质量标准 ,我们开始进行次纳米激光测长与纳米定位控制的研究。本文将回顾我们在清华大学与工研院测量中心的研究成果 ,介绍如何利用外差式激光干涉仪、挠性微动台与压电陶瓷 ,进行次纳米激光测长与纳米定位控制。此研究成果将做为ASTROD计划中 ,无拖曳航天技术的研发基础。之后讨论如何将纳米定位控制系统与扫描穿隧显微镜进行整合 ,完成计量型扫描穿隧显微镜 ,进一步将微结构的测量尺寸直接追溯至长度标准。 展开更多
关键词 激光宇航动力学 纳米计量学 次纳米级激光测长 纳米定位 挠性移动台 扫描穿隧显微镜
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激光会聚铬原子光栅三维特性分析 被引量：8
14
作者 张萍萍 马艳 +1 位作者 张宝武 李同保 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期190-194,共5页
采用近共振激光驻波场会聚铬原子沉积技术制作的原子光栅可以作为纳米级长度计量标准。基于粒子光学模型,综合考虑横向发散角、纵向速度分布以及同位素等影响因素,采用蒙特卡罗方法确定原子运动的初始条件,对激光驻波会聚原子的三维特... 采用近共振激光驻波场会聚铬原子沉积技术制作的原子光栅可以作为纳米级长度计量标准。基于粒子光学模型,综合考虑横向发散角、纵向速度分布以及同位素等影响因素,采用蒙特卡罗方法确定原子运动的初始条件,对激光驻波会聚原子的三维特性进行了研究。获得了不同激光功率下沉积条纹的三维结构,分析了纵向高斯激光分布和椭圆高斯激光截面对沉积条纹的影响。模拟结果表明,当激光功率为40mW时,可观测的纳米光栅图案能在基板87%区域内出现,对应于高斯光束中心处条纹半峰全宽为31nm。当高斯激光束截面为圆形时,沉积质量较好。 展开更多
关键词 激光光学 原子光刻 纳米计量 激光驻波场 蒙特卡罗方法
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精密测量中的纳米计量技术 被引量：7
15
作者 曾召利 张书练 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期846-854,共9页
随着纳米科学的迅速发展,对纳米计量技术也提出了更高要求。目前,纳米计量技术已经实现在几十微米量程范围内具有亚纳米甚至皮米量级的测量分辨率。回顾了现在主要的纳米计量技术,包括激光干涉仪、差拍F-P干涉仪、X射线干涉仪、光学+X... 随着纳米科学的迅速发展,对纳米计量技术也提出了更高要求。目前,纳米计量技术已经实现在几十微米量程范围内具有亚纳米甚至皮米量级的测量分辨率。回顾了现在主要的纳米计量技术,包括激光干涉仪、差拍F-P干涉仪、X射线干涉仪、光学+X射线干涉仪、基于频率测量技术和光频梳技术等,介绍了其工作原理、技术特点、应用范围及其最新研究进展。 展开更多
关键词 纳米计量 干涉仪 光频梳
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纳米分辨率外差干涉信号处理电路相位畸变的实验研究 被引量：5
16
作者 戴高良 殷纯永 谢广平 《光学技术》 CAS CSCD 1999年第2期16-19,共4页
外差干涉是实现纳米精度长度测量的重要手段。采用电子倍频、混频、高频计数的方法可处理外差信号实现亚纳米分辨率，具有电路简单、能计大数的优点，但会引入电子信号的相位畸变，引入测量的动态误差。本文通过理论和实验分析了这一误... 外差干涉是实现纳米精度长度测量的重要手段。采用电子倍频、混频、高频计数的方法可处理外差信号实现亚纳米分辨率，具有电路简单、能计大数的优点，但会引入电子信号的相位畸变，引入测量的动态误差。本文通过理论和实验分析了这一误差，表明在电子倍频中锁相环引起的相位畸变仅在亚纳米量级，但在混频环节中带通滤波器引入的相位畸变则可达几纳米，引入较严重的误差。本文通过采用低频差横向塞曼激光器产生３２０ｋＨｚ的外差信号，并采用ＦＰＧＡ技术实现倍频后的高频率信号直接计数，省略混频环节，从而实现了高测量分辨率并避免了这一误差。 展开更多
关键词 外差干涉仪 纳米测量 信号处理 相位畸变
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相位偏移干涉测量中移相误差补偿技术研究 被引量：5
17
作者 黎永前 朱名铨 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期381-383,共3页
在相位偏移干涉测量技术中 ,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上 ,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟... 在相位偏移干涉测量技术中 ,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上 ,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟和出移相过程中存在的移相误差 ,对五幅算法结果进行误差修正。试验证明移相器存在 1 0 %一阶线性误差和 1 %二阶非线性误差时 ,五幅算法相位检测误差为 0 .1 2弧度 ;采用该补偿方法可以将相位测量精度减少到 0 .0 2弧度 ,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移测量精度从 6.0 nm提高到 1 nm。 展开更多
关键词 相位偏移干涉测量 纳米精度测量 干涉仪 误差补偿
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SI单位变革下原子尺度扫描探针显微术的计量空间
18
作者 李剑桥 施玉书 +1 位作者 王芳 李伟 《计量科学与技术》 2024年第6期49-54,共6页
2018年第26届国际计量大会建议采用硅{220}晶面间距作为米定义的复现方法之一,以满足不断缩小的物理尺寸对原子级准确度计量的需求。目前能直接表征硅晶格的仪器主要有X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描探针显微镜。简要介绍了硅晶格... 2018年第26届国际计量大会建议采用硅{220}晶面间距作为米定义的复现方法之一,以满足不断缩小的物理尺寸对原子级准确度计量的需求。目前能直接表征硅晶格的仪器主要有X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描探针显微镜。简要介绍了硅晶格常数溯源方式在不同测量原理下的国内外应用和发展现状。针对扫描探针显微术,根据不同种类扫描探针显微镜的测量原理,主要综述了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和qPlus原子力显微镜在原子尺度水平和垂直维度下的空间计量校准及其应用前景。硅晶格常数作为SI单位变革的重要内容,开展基于硅晶格常数的扫描探针显微技术计量研究,将助力我国新一代纳米计量体系的建立,提升我国在纳米计量领域的国际地位和话语权。 展开更多
关键词 计量学 硅晶格常数 扫描探针显微镜 SI单位变革 原子尺度 纳米计量
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一种利用合成波长法实现的纳米测量方法 被引量：3
19
作者 程晓辉 李达成 赵洋 《光学技术》 CAS CSCD 2000年第4期313-315,共3页
本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测... 本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测量手段完成测量 ,共光路的设计使系统对外界的扰动有较好的抑制能力。 展开更多
关键词 纳米测量 合成波长 共光路
原文传递
利用计量型原子力显微镜进行纳米台阶高度测量 被引量：4
20
作者 陈治 高思田 +3 位作者 卢明臻 杜华 崔建军 胡小唐 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2008年第4期288-292,共5页
计量型原子力显微镜纳米测量系统主要由扫描器、测针位置传感器和一体化微型激光干涉三维测量系统等部分构成.针对计量型原子力显微测量系统,采用三维激光干涉测量系统作为测量基准,以实现原子力测量系统的纳米尺度量值溯源和校准工作.... 计量型原子力显微镜纳米测量系统主要由扫描器、测针位置传感器和一体化微型激光干涉三维测量系统等部分构成.针对计量型原子力显微测量系统,采用三维激光干涉测量系统作为测量基准,以实现原子力测量系统的纳米尺度量值溯源和校准工作.建立了校准模型,分析了扫描器9项主要误差项,并将该模型应用到原子力显微镜扫描器的校准中.校准后的结果表明,除x轴位置误差不超过±2,nm外,其他8项的残余误差均不超过±1,nm.通过台阶高度国际比对,建立了台阶高度标准计算方法及不确定度分析模型.台阶高度国际比对的测量结果表明,计量型原子力显微镜的测量值与参考值相差均小于1.5,nm. 展开更多
关键词 计量学 纳米计量 原子力显微镜 台阶高度 测量不确定度
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