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纳米技术在精密测量中的应用

何为纳米技术？纳米是长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米）。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。从具体的物质说来，人们往往用细如发丝来形容纤细的东西，其实人的头发一般直径为20-50微米，并不细。单个细菌用肉眼看不出来，用显微镜测出直径为5微米，也不算细。极而言之，1纳米大体上相当于4个原子的直径。假设一根头发的直径为0.05毫米，把它径向平均剖成5万根，每根的厚度即约为1纳米。

纳米技术主要包含四个方面：纳米材料，纳米动力学，纳米生物学和纳米药物学，纳米电子学。纳米科学是在纳米(10-9m)和原子(约10-10m)的尺度上(1nm～100nm)研究物质的特性、物质相互作用以及如何利用这些特性的多学科交叉的前沿科学与技术。随着科学的发展,它涉及到越来越广泛的内容,其中纳米测量技术是纳米科学的一个重要分支。半导体工业中的高精度模板的制造和定位,高精度传感器的标定;在科学研究中的量子物理学、化学、分子生物学等都需要很高的测量精度。因此无论是对国民经济各部门还是军事领域等,纳米测量都有着巨大意义。纳米测量的意义纳米测量的方法目前,能够进行纳米测量的方法主要有:非光学方法和光学方法两大类。前者包括:SPM法、电容、电感测微法;后者则包括:X光干涉仪法、各种形式的激光干涉仪法和光学光栅等方法。扫描电子显微镜进行纳米测量扫描电镜的工作原理是:电子束经过电磁透镜聚焦到样品表面,按顺序逐行对样品进行扫描,同时将样品表面散射或发射的各种电子用探测器收集起来,并转变为电流信号,再送到显像管就可转变为图像。由于从样品表面散射到发射的电子与样品表面的固有特性(如样品的几何形状)有直接关系,所以能得到样品表面结构的信息。扫描电镜测量微结构缺陷扫描电子显微镜的基本结构,主要由电子光学系统、信号检测系统、图像显示系统和数据处理系统四个部分组成。F-P干涉仪进行纳米测量F-P干涉仪仅基于平行平板的多光束干涉。图当干涉腔长发生微小变化时,激光器输出的拍频和干涉级次发生变化,检测这一变化量即可得到被测位移量。从理论上讲,此种方法的测量精度可达到皮米级,是目前所有的光学纳米测量方法中精度最高的。F-P干涉仪的干涉输出信号具有很高的锐度,非线性误差较小,另外,通过换模锁定,可以实现较大范围的测量。外差干涉仪外差干涉仪是对基本的迈克尔逊干涉仪的改进,它使用了频差在几兆到几千兆赫兹的两个频率的光波作为干涉仪的光源。两个频率的光波可以由双波长激光器得到,也可以利用声光调制器、电光调制等频移器件移动激光器的输出光频来实现。它的基本原理是将被测位移量引入到外差

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