基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统构建与实验研究

研制了一种基于差动共焦显微技术的微区拉曼光学系统装置,对无机样品进行微区拉曼光谱探测。传统显微共焦拉曼光谱技术没有强调系统的定焦能力,而所研制的光学系统装置利用差动共焦曲线过零点与焦点位置精确对应的特性,采用反馈控制技术,具有长时间定焦功能。在微区拉曼散射信号收集时,采用多模光纤空间耦合技术,以光纤代替传统物理探测针孔,提高了环境抗干扰能力,优化了系统结构和装调性能。实验结果表明:该装置具有较高稳定性,可有效探测单壁碳纳米管在1581.510 cm^-1,2708.065 cm^-1特征峰处的拉曼频移及纯物质硫在153.113 cm^-1,219.917 cm^-1,473.322 cm^-1特征峰处的拉曼频移并且实现碳管的单线检测,满足了光谱探测系统装置设计需求。     

车用汽柴油中硫成分分析标准物质的研究进展

随着世界各国对环境问题的普遍重视,以及汽柴油标准的不断升级和油品质量检测技术的逐步完善,我国对低硫含量汽柴油标准物质的需求日趋迫切。油品中硫含量过高,大大降低了催化转换器中催化剂效率,增加了车辆污染物的排放量。含硫汽柴油标准物质的研制,是制定汽柴油国家强制标准的急需,是有效控制大气污染的急需,是保障交通安全的急需,对元素分析仪器的校准、汽柴油硫含量检测和定值等方面起到极其重要的作用。旨在通过对国内外车用汽柴油质量标准硫含量现状和发展趋势的分析,拟为汽柴油中硫元素标准物质的研制及快速准确地对汽柴油中硫含量的检测,提供必要依据和借鉴。     

计量型原子力显微镜环境温度的测控

在纳米结构的检测与表征领域中,温度是影响纳米尺度测量精度的重要误差源.为此,根据测量材料的热物性和空气折射率与光学测量的关系,以计量型原子力显微镜和大范围纳米测量机为例,首先通过设计高精度多点测温系统进行精密的温度测量,分析估计在扫描测量纳米结构过程中温度变化对其测量结果的影响.其次对纳米测昔中温度测量的相关技术问题进行了研究,以保证纳米表征和检测在纳米尺度及其量值上的准确性.     

计量型原子力显微镜的位移测量系统(英文)

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0.7 nm.     

双探针原子力显微镜视觉对准系统

传统的原子力显微镜（AFM）受针尖形状和放置方式的影响很难测量线条的宽度和两个侧壁的形状,故本文提出采用双探针对顶测量方案来消除AFM针尖形状对测量结果的影响。介绍了一种基于机器视觉的双探针原子力显微镜对准系统,该系统将两个探针接触到一起,实现了双探针在三维方向上的对准。系统采用具有亚微米级分辨率的镜头,配合高分辨率的CCD来获得探针的清晰图像,用于在水平和垂直两个方向实时监控双探针的运动情况。采用基于石英音叉式的自传感自调节的原子力探针,无需外加光学探测系统,缩小了系统体积,避免了杂散光对视觉对准系统的干扰。最后对针尖进行了亚像素边缘提取,精确地获取了探针之间的相对位置,实现了亚微米级的双探针对准（1 μm以内）。该结论由探针之间距离与幅度/相位曲线得到了验证。     

纳米技术—人类社会发展过程中一个新的里程碑

有人预言 ,21世纪真正革命性的技术突破 ,将是生物工程和纳米(10 -9m)技术。纳米技术将广泛应用于信息、医药和新材料等领域 ,在未来的二十至三十年内 ,纳米技术将在三个方面对人类社会产生深刻的影响 :一、社会生产途径 ;二、人类生活方式 ;三、人类思维模式     

微机械及纳米计量科学

简要介绍用于ＭＥＮＳ和微电子标准的纳米计量技术,并对其发展提出建议。     

利用计量型原子力显微镜进行纳米台阶高度测量

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z轴位置误差不超过±2nm外,其他8项的残余误差均不超过±1nm．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1．5nm．     

计量型原子力显微镜

本文报导国际上研制的第一台在纳米测量中，在中等测量范围内，具有微型光纤传导激光干涉三维测量系统、可自校准和进行绝对测量的计量型原子力显微镜。它的诞生，可使目前用于纳米技术研究的扫描隧道显微镜定量化，并将其所测量的纳米量值直接与米定义相衔接。使人们更加准确地了解纳米范围内的各种物理现象，并对它们进行更精确的分析。文章对计量型原子力显微镜进行了理论分析，提出了对各种测量误差的抑制及其补偿方法，并进行了大量的实验，得到良好的结果。目前，该计量型原子力显微镜在其测量范围内，任意两点间距离的测量不确定度为Ｕ９５＝５ｎｍ＋２×１０－４ｌ；在ｚ－轴上的测量不确定度为Ｕ９５＝（１．１～１．２ｎｍ）＋２×１０－４ｈ。     

常温下测定热电偶稳定性的新方法

几何量精密测量中温度是影响测量精度的重要误差源.为此,依据热电偶的热电特性,提出一种考查热电偶在常温下使用的短期稳定性的新方法,研究了铜-康铜热电偶常温条件下的短期稳定性.发现常温下铜-康铜热电偶8小时甚至更长时间内材料热电特性能够稳定在1.5 mK的范围内,这为常温下采用铜-康铜热电偶实现高精度温度测量提供了依据.