单频纳米激光干涉仪非线性误差及其修正方法

介绍了单频纳米激光干涉仪的非线性误差,分析了各种典型的单频激光干涉仪非线性误差修正方法,如Heydemann方法、频谱分析方法、基于干涉信号波峰和波谷的方法、基于神经网络的NN方法.在基于干涉信号波峰和波谷的方法的基础上,提出了一种改良方法(P方法),试验结果表明,P方法具有运算简单、误差修正精度高和抗干扰性能较强等优点,可以在非计量环境下用该法对干涉仪的非线性误差进行修正,实用价值较大.     

适用于针尖增强拉曼的银针尖物理制备方法研究

提出两种可适用于针尖增强拉曼光谱(TERS)系统的拉曼针尖及其物理制备方法,制备针尖分别为银与镀银针尖。基于时域有限差分法(FDTD)仿真,对4种不同中间层材料、无中间层材料的不同膜厚镀银针尖及不同针尖曲率的银针尖进行仿真研究,并对入射光与针尖夹角,针尖与样品间距对电磁场增强的影响进行了探究。结果显示:以钛、铜为中间层膜厚为45nm的镀银针尖以及针尖曲率为55nm的银针尖具有最佳的电磁场增强效果。入射光与针尖夹角为39.27°,针尖与样品间距小于1nm时具有最佳的电磁场增强效果。基于仿真,采用磁控溅射成功制备以钛为中间层的镀银针尖,聚焦离子束(FIB)切割成功制备出银针尖。     

内凹形针尖的拉曼散射增强特性

利用基于时域有限差分法的FDTD Solutions软件建立了镀银膜内凹形钨针尖-玻璃基底仿真模型,在相同条件下对镀金膜内凹形钨针尖-玻璃基底、内凹形钨针尖-玻璃基底模型的近场电场分布进行数值计算,验证了所设计的模型在拉曼散射增强方面的有效性。研究结果表明:在镀银膜内凹型钨针尖-玻璃基底情况下,该结构可产生最大的拉曼增强因子,为105量级。利用中国计量科学研究院的针尖制备装置制备了优化参数的针尖实物,并利用实验室中的TERS测量装置实现了SWCNTs的TERS信号测量,验证了所设计的针尖在拉曼信号测量方面的有效性。     

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

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.     

我国微纳几何量计量技术的研究进展

随着微纳技术中材料和器件关键尺寸的减小以及几何结构复杂性的增加,给微纳尺度的精确测量带来了新的挑战。微纳几何量计量技术主要是研究微纳尺度下测量量值的准确一致,并实现量值溯源到国际长度基本单位的科学。为保证微纳技术的领先优势,国外先进国家一直高度重视微纳几何量计量技术的研究。目前,我国在微纳计量领域已成功研制了多种微纳几何量计量标准装置,并初步建立了我国自己的微纳计量溯源体系。对我国现有的微纳几何量计量技术与计量标准装置进行了回顾和介绍,并对我国微纳计量的未来发展做出了展望。     

基于热电偶的精密环境温场测量的关键问题研究

分析了热电偶温度测量不确定度、温场稳定度测量不确定度和温场均匀度测量不确定度,为精密环境的温场参数测量和控制提供理论保障.分析表明,热电偶测温不确定度与热电偶热电动势、参考端温度传感器的测量不确定度密切相关;温场均匀度测量不确定度与热电偶热电动势的测量不确定度密切相关;温场稳定度测量不确定度与热电偶热电动势和温差拟合函数的关系密切,在一次线性拟合的条件下取决于拟合函数的斜率.针对测量过程中存在的脉冲噪声和热电偶非线性的干扰,结合精密环境温度信号变化缓慢的特点,提出综合运用均值滤波和中值滤波处理热电偶热电动势测量数据去除测量中脉动噪声和热电偶非线性对测量结果的影响.     

纳米膜厚的量值溯源初探

概述当前国内外纳米材料结构膜厚参数的计量现状,针对我国目前纳米膜厚尚未建立计量溯源体系,提出一种可实现纳米膜厚的量值溯源的途径.首先选择X射线衍射仪(XRD)作为纳米膜厚的计量标准装置,再研制带有台阶的膜厚校准样板,样板经过计量型原子力显微镜检定后,可以校准XRD,从而实现纳米膜厚的量值溯源.还对纳米膜厚校准样板的研制和XRD的计量性能进行初步探讨,为建立我国纳米膜厚测量标准和纳米膜厚测量方法标准化提供技术准备.     

多倍程激光干涉仪光路几何特性分析

针对纳米计量高分辨力的要求,应用光学倍程法设计了一套基于Michelson激光干涉仪原型的多倍程激光干涉系统.该系统光源由保偏光纤直接导入,采用共光路、立体空间布局设计.通过建立模型分析该干涉系统的几何特性,得出移动镜偏转对该系统带来的影响可以得到有效补偿,因而光路具有很好的稳定性.出射的参考光与测量光始终保持平行,便于干涉系统光路的整体布局与信号接收,同时易于光路的调节从而获得对比度高、信噪比好的干涉信号.     

纳米尺度线宽粗糙度测量技术

综述了纳米尺度线宽粗糙度测量研究现状.分别论述了线宽粗糙度定义、各种测量工具的优缺点、目前线宽粗糙度采用的测量方法、分析方法及其表征参数,讨论了线宽粗糙度的测量障碍.分析了线宽粗糙度测量不确定度的构成,讨论了采用原子力显微镜为工具的线宽粗糙度测量的影响因素.     

基于Qplus技术的AFM测头研究

初步设计并组装了基于qPlus 技术的原子力显微镜（AFM）测头。使用石英音叉型力传感器替代了硅悬臂传感器,并设计了前置放大电路,研究了测头的频率特性,利用搭建的实验装置对测头的性能进行了测试。测试结果表明:该测头在频率调制（FM）模式下具有较高灵敏度。同时测头频率特性的研究显示探针及其粘接部位的质量是影响测头谐振频率的最主要因素。为qPlus-AFM测头的设计、组装及后续研究提供了经验和基础。