利用一维光栅标样校准扫描电子显微镜方法的研究

提出了扫描电子显微镜量值溯源的测量方法,对3种类型的10台电镜进行了比对实验.实验数据溯源于国家长度基准.比对实验选取显微镜的放大倍数分别为2000×、5000×、10000×、20000×和50000×所对应的标尺作为测量对象.实验结果表明, 有8台扫描电镜的标尺的准确度在5%的范围内与标准值符合, 其余2台在6.5%的范围内与标准值符合.     

光栅计量型的垂直扫描位移工作台及其误差分析

为满足精密测量中垂直扫描白光干涉以及千分表、电感位移传感器、表面粗糙度触针位移传感器标定对垂直方向的高精度定位和高分辨率运动要求,研制出一种纳米级垂直扫描位移工作台.该工作台采用柔性铰链结构,压电陶瓷驱动位移,满足纳米级微位移驱动要求,同时利用两级杠杆放大结构,扩大了位移行程.针对压电陶瓷驱动的位移随电压变化的非线性特点,利用衍射光栅对压电驱动进行实时监控,对这种非线性误差进行实时补偿.衍射光栅固定在工作台的微定位板上,工作台的移动量可由衍射光栅二次衍射干涉后产生的条纹变化得到.根据衍射光栅的计量特点,分析垂直扫描位移工作台测量误差的主要影响因素.通过试验验证,优化系统误差,进一步提高了垂直扫描位移工作台的定位精度.     

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。     

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。     

0.1 Hz～50 kHz直线振动幅值和相位国家计量基准系统的研究

描述中国计量科学院在直线振动幅值和相位测量的理论研究和技术实现方面取得的最新进展。简要介绍了国家高、中、低频振动基(副基)准幅相特性测量装置的系统构建、测量原理和技术实现,以及装置达到的主要技术指标。提出振动基(副基)准优化提升中关键的技术创新点,如自主提出了改进的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的外差时间间隔法,在压电高频(2kHz～50kHz)振动台上,首次在国内外实现了(1nm～500nm)振幅范围内的纳米级振动传感器灵敏度幅值和相移的测量。中国计量科学研究院(NIM)与德国物理技术研究院(PTB)在10Hz～10kHz范围内开展的标准加速度计灵敏度幅相特性国际双边比对验证了国家基准的测量不确定度。     

微米、纳米颗粒国家标准测量装置的研究

研究的目标是建立一套可溯源至激光波长的微米、纳米颗粒国家标准测餐装置,它用扫描电子显微镜高倍数放大、对准和定位颗粒影像,采用纳米位移扫描工作台和激光干涉仪测量微米、纳米量级的标准颗粒直径,其测量标准不确定度可优于5 nm+5×10~(-3).通过文中测量认证的标准颗粒校准各类不同原理和测量范围的颗粒测量仪器,达到各型颗粒测量仪器的量值准确和统一,并溯源至激光光波波长.     

计量型激光椭偏仪初始入射角校准方法的研究

为保证计量型激光椭偏仪测量结果的准确性,研究了一种初始入射角校准方法,通过线性位移台带动CCD相机进行一维运动,其运动轴作为空间线性辅助参考量,实现了椭偏仪的入射激光光轴与自准直仪光轴的90°校准。结果表明:采用该方法校准计量型激光椭偏仪的初始入射角,光轴俯仰角偏差＜0.05°,偏摆角偏差＜0.09°;校准后,对标称值为102.10nm的Si上SiO₂膜厚标准片进行测量,示值误差＜0.4nm,提升了计量型激光椭偏仪测量校准服务的准确性。     

计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术的研究

计量型紫外显微镜微纳米线宽测量技术是利用光电倍增管的光电转换效应,将线宽的光学信号转换为电信号,并利用后续信号采样处理电路,提取出线宽的轮廓信号。利用激光干涉仪等精密定位装置,搭建了一套线宽测量系统,对线宽标称值为3 μm的标准样板进行测量,得到的线宽测量值为3.025 μm,与标称值仅相差25 nm。实验表明:该方法可以准确地获取线宽的边界信号,实现线宽的准确测量。     

扫描电镜结合图像处理对人牙微观结构的分析

采用扫描电镜结合图像处理技术对人牙微观结构进行了研究。经过直方图均衡化处理后的图像质量明显改善,表现为图像对比度增加,牙齿的特征微结构更加明显。图像增强技术可明显改善人牙的电镜照片质量,为研究人牙的显微结构提供高质量的图像。     

论新国际单位制(SI)的“秒制”特征及其未来发展

2019年5月20日起实行新的国际单位制,其主要变化在于7个基本单位用一个或多个定义的基本常数推导出,为基本单位确立了完美的标准定义。论述了新一轮国际单位制变革中基本单位千克、安培、开尔文和摩尔的新定义和特点;通过回溯国际单位制的发展历程,阐释了新国际单位制的“秒制”特征;最后分析了新国际单位制的问题和局限性,提出一种更加开放和包容多学科量值发展的新国际单位制体系的构想,并以此构建了新国际单位制未来发展的概念图。     

计量仪器的远程量值传递与溯源技术探讨

传统的量值传递与溯源方式存在两个问题,一是必须离线方式进行,把工作用计量器具定期拆下来,送到相应技术机构,在规定的实验环境下进行检定或校准,影响正常生产进程,二是都属于静态或稳态测试过程,只能获得参比工作条件下仪器的基本误差,不能获得现场应用中的附加误差.仪器物联网技术的发展使人们看到解决这两个问题的希望,如果能够利用...     

扫描电子显微镜下单壁碳纳米管的原位操控与性能

本文利用纳米操纵仪结合扫描电子显微镜系统对单壁碳纳米管进行在线操纵,在此基础上,通过外接的半导体参数测量系统,可以测量单壁碳纳米管的电学性能。此外,通过纳米操纵手对碳纳米管施加外电场,还可以改变二氧化硅表面单壁碳纳米管的扫描电子显微镜成像。     

新型控制与保护开关闭合过程动态特性探究

基于KB0系列产品的结构,以其动态数学模型为理论基础,设计一套基于单片机和高速图像处理技术的新型控制与保护开关动态测试系统。该系统可测试保护开关的铁芯及触头的位移,并在空载条件下验证了位移测试的准确性。开展了新型控制与保护开关闭合过程的动态特性研究,在不同的线圈工作电压、工作频率和合闸相角工况下,分别测试开关的闭合动作时间。研究了新型控制与保护开关闭合过程产生的触头弹跳现象,分析了一次弹跳和二次弹跳产生的原因,探究其与铁芯和触头闭合末速度的内在联系机理;通过试验结果的数据统计与图表分析,综合考虑动作时间、触头弹跳、铁芯末速度和触头末速度等特性参数,得出最佳合闸相角在30°左右。     

基于NIMDO及光纤传递的高精度时间同步系统研究

针对公安交管部门对时间同步的需求,研究和设计了一种高精度的时间同步系统。该系统基于NIMDO进行卫星共视数据比对,实现时间标准向基准的实时溯源、实时同步,并结合光纤传输技术、精确时间协议和网络时间协议,向公安交管部门进行城域分级时间传递。通过对系统进行验证及分析,NIMDO与UTC(NIM)时间偏差测量结果中90.53%在±5ns以内,98.60%在±20ns以内;系统中时钟单元与时间标准的时间偏差在单纤双向传递时测量结果为-4.45~4.85ns,在双纤双向传递时测量结果为5.01~24.99μs,在采用网络时间协议时的测量结果为0.64~4.60ms。结果表明该系统解决了时间溯源和同步问题,可为其它领域的时间同步提供参考。     

反射式灰阶测试卡测量装置及方法研究

为解决评价摄影图像质量用反射式灰阶测试卡的量值溯源问题,利用实验室现有测试仪器搭建了光学测试平台,并提出了一种简单、可行的测试方案。在卤素灯光路侧加装平行光管作为光源,采用双轴步进电机和基于PCI接口的微机内置式PCI试验卡,实现45°/0°转角系统自动控制。选用光谱分光辐射度计作为接收单元,用已知标准值的标准白板做标准,采用相对测量法,实现反射式光密度无接触测量。实验数据分析表明:用该装置测量TE-108型反射式灰阶测试卡的测量结果与出厂值之间的光密度值最大示值误差仅为0.02,装置的可靠性和测量方法的可行性均较高,同时证明了被测反射式灰阶测试卡的印刷质量较好,可为后续的研究工作提供有价值的参考。     

光纤远程溯源系统的设计与实现

为了满足高精度远程溯源需求,设计和实现了一种基于光纤的远程溯源系统,根据光纤双向时间传递的高精度、高稳定的优点,将本地时间源的时间向远端高基准时间源进行溯源,系统还采用了主备路双路备份机制,保证了系统的可靠性。通过实验验证,基于光纤的远程溯源系统能够达到时差保持在2ns以内,日频率稳定度在7×10^-15内的溯源效果,同时采用本系统的主备路时间同步技术,能够实现主备路时差控制在0.5ns以内。     

基于USB2.0的发动机综合参数测试系统设计

介绍了基于USB2.0的发动机综合参数测试系统的层次结构及工作原理,详细讨论了数据采集模块、通信控制模块、仪器总线等系统硬件的功能及其设计。最后对系统软件结构、仪器驱动程序以及虚拟仪器软件的设计作了介绍。     

基于LabVIEW平台的信号实时采集与处理系统

基于Lab VIEW平台的信号实时采集与处理系统,相对于传统的基于Visual C++或Vx Works的系统,具有软件开发和修改快捷、可快速实现数据可视化、与通用平台或设备接口方便等优点,使科研人员能够将主要精力集中于实验而非编程。介绍了一种基于Lab VIEW平台的信号实时采集与处理系统。首先介绍了该系统的硬件组成和软件设计方法,之后详细介绍了将不同厂商的硬件板卡集成到Lab VIEW平台上,并由Lab VIEW统一控制的方法——生成动态链接库。该系统已成功应用于某型水声装备的效能评估试验中。