纳米计量与分子坐标测量机系统设计（1）

从纳米计量学与纳米计量测试的基本概念和基本要求出发，参考有关国外文献，编译了这篇文章，介绍纳米计量学和分子坐标测量机的研究成果。对从事这方面研究的科研人员具有一定的参考价值。文章中首先讨论纳米计量学的概念及其测量不确定度标准，实现，纳米计量的手段－建立分子坐标测量机；叙述了分子测量机设计概念和原则；并于分子测量机机械设计，主要讨论了隔离机械振动，热源，声振动等，二维导轨结构，探针安装结构选择等；计     

论纳米光栅测量技术

作者及其同事们经过20多年努力将计量光栅技术提高到了纳米量级和亚纳米量级，并进行了大面积推广应用，形成了一整套纳米光栅测量技术，该文为对这套技术的综合论述．首先回顾了刻线技术的发展历史，指出中国古代曾作出杰出贡献．归纳了发展计量光栅技术的5个阶段和4项内容．给出纳米光栅的定义和两个特点，并通过作者和同事们的光栅制造过程说明，纳米光栅实质上是一种刻录、固化到光栅基体上的光波波长．它为纳米测量领域提供了一种新途径、新方法，与激光干涉仪等现有纳米测量方法相比，具有自己独特的优点．文中讨论了纳米光栅的读取技术与信号处理技术，提出了纳米光栅细分误差的错位测量法．还讨论了与纳米光栅相关的纳米机械，介绍了作者和同事们的科研成果，圆柱、导轨等的机械精度已经进入了纳米量级．最后讨论了纳米光栅与激光干涉仪以及高等级量块的比对结果．     

对计量型原子力显微镜纳米测量系统的比对验证

原子力显微镜是广泛应用的纳米测量仪器。中国计量科学研究院成功研制了计量型原子力显微镜纳米测量系统，本文介绍了该系统的技术特点和指标，并通过与发达国家的比对测试验证了该系统在测量原理、测量精度及可溯源性方面已达到了国际先进水平。     

对计量型原子力显微镜纳米测量系统的比对验证

原子力显微镜是广泛应用的纳米测量仪器。中国计量科学研究院成功研制了计量型原子力显微镜纳米测量系统,本文介绍了该系统的技术特点和指标,并通过与发达国家的比对测试验证了该系统在测量原理、测量精度及可溯源性方面已达到了国际先进水平。     

纳米计量光栅传感器的应用

计量光栅就是在玻璃、金属等基体上刻有密集规则线条的计量元件。我们将刻线准确度达到纳米量级的计量光栅称为纳米计量光栅．简称纳米光栅。它与传统的计量光栅相比。具有超精和超细两个特征。我国从上世纪50年代开始刻线技术的研究，其中，计量光栅技术是研究的重点。近20年来，计量光栅技术提高到了纳米量级和亚纳米量级，形成了一整套纳米光栅测量技术，并且以这套技术为依托在北京郊区建立了基地。进行大范围推广应用。     

基于SPM的纳米计量中若干重要问题

扫描探针显微镜(SPM)由于具有纳米甚至原子量级的分辨率,20多年来已引起各个领域科学家们的广泛兴趣。在精密工程领域,它作为一种极具前途的纳米计量工具,已在许多国家受到了广泛的重视,如美国NIST,德国PTB和英国NPL等都相继开展了基于SPM的纳米计量技术研究。但作为纳米级的计量分析仪器,不仅要有高分辨率,更要有纳米级甚至更高的精度。     

纳米计量标准的发展现状与趋势

纳米计量技术能够为超精密加工技术提供纳米级位移和三维形貌,在纳米技术中扮演着重要角色.纳米计量标准包括台阶、膜厚、光栅及线宽等,用来校准现场条件下的纳米测量仪器.为了解纳米计量标准的发展现状与趋势,分析了台阶、膜厚、光栅以及线宽等纳米计量标准的国内外现状、国际比对情况和发展趋势,对实现解决测量仪器的溯源性,建立国际单位制下的纳米计量体系做出了相应工作.随着一个技术节点到下一个技术节点,为保证测量仪器的准确度,需要开展更小尺寸下纳米计量标准和测量方法的研究.     

上海市计量测试技术研究院2项科研项目获上海市科技进步奖

在2012年3月30日召开的2011年度上海市科学技术奖励大会上，上海市计量测试技术研究院2项科研项目获上海市科技进步奖。 由上海市计量测试技术研究院机械与制造所牵头完成的“微纳米尺度几何量测量和溯源方法研究”项目荣获上海市科技进步二等奖，该项目围绕微米纳米测试与计量领域的一系列关键技术，在相关测试方法、测量仪器研究、量值溯源方法、相关技术的应用开发等方面展开了较为深入的研究，科研成果显著，并取得了较好的社会经济效益。     

纳米计量与传递标准

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。纳米技术就某种意殳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厦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、超精密加工中线竞、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(SPM)、扫描电子显微镜(SEM)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(SI)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徽镜(SPM)、扫描电子显微镜(SEM)等的传递标准研制概况。     

《纳米几何特征参量计量标准器在生物医药产业应用示范》工作会议在上海市计量测试技术研究院召开

<正>2019年7月12日,NQI课题《纳米几何特征参量计量标准器在生物医药产业应用示范》工作会议在上海市计量测试技术研究院召开。中国计量科学研究院、山东省计量科学研究院、南京市计量监督检测院、苏州市计量测试研究院派员参加了本次会议。《纳米几何特征参量计量标准器在生物医药产业应用示范》是NQI项目《纳米几何特征参量计量标准器研究及应用示范》     

光栅纳米测量中的系统误差修正技术研究

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。     

毫米级纳米几何特征尺寸计量标准装置多自由度激光干涉计量系统

准确的纳米几何结构测量是提高集成电路、微纳机电系统和微纳技术产品的质量和性能的关键技术支撑,为了得到准确一致的测量结果,必须实现纳米尺度的量值溯源并建立量值的传递体系。为满足纳米几何结构计量从纳米尺度到毫米尺度的跨尺度计量需求,实验室研制了毫米级纳米几何特征尺寸计量标准装置,集成于该装置中的多自由度激光干涉计量系统,实现了测量结果向米定义SI单位的直接溯源。实验结果表明该系统能够在毫米级的测量范围内,实现纳米级的测量准确度,分辨力达到了亚纳米量级。     

基于点特征的直角坐标系空间直线度偏差评价

目前直角坐标系下空间直线度偏差评价尚未形成统一的方法,针对此问题,提出了基于点特征的直角坐标系空间直线度偏差评价方法。利用空间直线度偏差测量模型与点特征间的关系,以直角坐标系下空间直线度测量方法为基础,建立空间直线度偏差评价数学模型。在截面测量法的基础上,建立空间直线度偏差测量模型。基于空间任意对称二次曲线数学方程,构建最小二乘测量截面轮廓曲线,解决被测截面轮廓中心获取的问题。根据模型点特征关系,最终实现对空间直线度偏差的准确评价。通过实际测试验证了所提出方法的合理性与准确性,为推动空间直线度精密测量技术发展提供了有力支撑。     

The European nanometrology landscape

This review paper summarizes the European nanometrology landscape from a technical perspective. Dimensional and chemical nanometrology are discussed first as they underpin many of the developments in other areas of nanometrology. Applications for the measurement of thin film parameters are followed by two of the most widely relevant families of functional properties: measurement of mechanical and electrical properties at the nanoscale. Nanostructured materials and surfaces, which are seen as key materials areas having specific metrology challenges, are covered next. The final section describes biological nanometrology, which is perhaps the most interdisciplinary applications area, and presents unique challenges. Within each area, a review is provided of current status, the capabilities and limitations of current techniques and instruments, and future directions being driven by emerging industrial measurement requirements. Issues of traceability, standardization, national and international programmes, regulation and skills development will be discussed in a future paper.     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

基于机器视觉的条码尺精确测量技术在落纱小车中的应用

针对自动络筒机落纱小车自主开发需求,设计出一种基于机器视觉的条码尺精确测量技术检测落纱小车在轨道上的位置。该测量方法以条码尺为基准,条码尺由刻度尺和条形码组成。实验中首先在相机初始位置对相机与条码尺进行标定,相机移动过程中实时获取当前对应条码尺图像,计算出当前条码尺坐标,从而计算出相机相对于条码尺的位移。结果表明:该测量方法无累积误差,实现了小车在行走过程中位置的实时监测。相机帧频为30 Hz、物距为15 cm时,输出图像分辨率为640×480像素;小车运行速度小于2 cm/s时,条码尺坐标测量误差小于1 mm;速度在2~6 cm/s之间时,条码尺坐标测量误差为1~2 mm;速度为6~10 cm/s时,条码尺坐标测量误差为2~3.5 mm。该方法能够满足落纱小车低速运行情况下定位精度的要求。     

基于距离约束的关节式坐标测量机蛙跳测量方法研究

针对关节式坐标测量机(ACMM)在大尺寸工件的检测过程中测量范围有限且误差较大的问题,提出了一种基于距离约束的ACMM的蛙跳测量方法。在ACMM进行坐标转换的过程中,利用蛙跳球作为公共基准点,用高精度的三坐标测量机对蛙跳球之间的空间位置关系进行标定。在计算坐标转换参数的过程中,将任意两蛙跳球之间的位置关系作为距离约束条件,消除测量过程中产生的粗大误差并优化坐标转换模型的参数,以提高坐标转换精度。实验结果表明:距离约束能够有效地提高坐标转换参数的精度,同时增加公共基准点的个数会较大地提高蛙跳测量精度。     

纳米级长度扫描电镜测量的现状和展望

1前言 “纳米科技”是20世纪80年代末快速崛起的一门新兴学科,由于它的发展前景广阔,实用价值较大,引起了世界各国的重视,成为科技界争相研究的领域。我国政府和科研机构都积极支持和发展纳米科技。     

Current Situation and Prospect of Nanometrology and its Standardization in Indonesia

As one of the emerging technologies in Indonesia, nanotechnology requires comprehensive studies of supporting infrastructures as well as the regulation that will underpin the quality of nanoproducts or nanoservices. Nanometrology is one of the most important supporting infrastructures for development of nanotechnology. This article reviews the importance of nanometrology and its standardization within the context of nanotechnology development in Indonesia. Current situation of nanotechnology development, relevant standards availability, necessity for new standards, nanometrology development and future goals have been explained. This article contributes novel insights about nanotechnology and nanometrology developments and may help the regulation body to make the policy.     

GFP自动调焦光栅动态光刻头系统

本文论述首次在光栅刻划机中,应用自动调焦传感技术的光栅动态光刻头系统(获得国家发明专利)。它具有调焦精度高,范围大,适用于研制生产高精度的光栅母尺以及高精度大尺寸的光栅尺。从而为刻划高分辨率、大量程的优质光栅尺找出了新途径。文章对动态光刻头系统设计参数的选择,主要技术途径及研制结果作了介绍。