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Noise properties of multi-combination information in x-ray grating-based phase-contrast imaging
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作者 Wali Faiz Ji Li +4 位作者 Kun Gao Zhao Wu Yao-Hu Lei Jian-Heng Huang Pei-Ping Zhu 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期329-335,共7页
Grating-based x-ray phase contrast imaging has attracted increasing interest in recent decades as multimodal and laboratory source usable method.Specific efforts have been focused on establishing a new extraction meth... Grating-based x-ray phase contrast imaging has attracted increasing interest in recent decades as multimodal and laboratory source usable method.Specific efforts have been focused on establishing a new extraction method to perform practical applications.In this work,noise properties of multi-combination information of newly established information extraction method,so-called angular signal radiography method,are investigated to provide guidelines for targeted and specific applications.The results show that how multi-combination of images can be used in targeted practical applications to obtain a high-quality image in terms of signal-to-noise ratio.Our conclusions can also hold true for upcoming targeted practical applications such as biomedical imaging,non-destructive imaging,and materials science. 展开更多
关键词 grating-based phase-contrast imaging signal-to-noise ratio REFRACTION SCATTERING
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光学纳米测量方法及发展趋势 被引量:22
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作者 程晓辉 赵洋 李达成 《光学技术》 CAS CSCD 1999年第3期73-77,共5页
综述了光学方法中以频率跟踪方法、外差干涉仪、调频干涉仪、偏振干涉仪和光学光栅为代表的光学纳米测量方法。分析了它们的发展状况以及各自特点,指出建立适合于纳米测量的纳米环境是目前亟待解决的关键性问题。
关键词 纳米测量 纳米环境 干涉仪 发展趋势
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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 被引量:7
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作者 高思田 叶孝佑 +4 位作者 邵宏伟 杜华 金其海 杨自本 陈允昌 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2004年第8期34-39,共6页
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。
关键词 纳米技术 AFM 校准 表面形貌 微小尺寸测量 原子力显微镜
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微机械及纳米计量科学 被引量:12
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作者 徐毅 高思田 +1 位作者 王春艳 叶孝佑 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期272-274,共3页
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。
关键词 微机械 微电子 纳米测量 精密仪器
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计量型原子力显微镜的位移测量系统(英文) 被引量:14
5
作者 李伟 高思田 +2 位作者 卢明臻 施玉书 杜华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期796-802,共7页
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... 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0.7nm。 展开更多
关键词 原子力显微镜 纳米计量 位移测量 多倍程干涉仪 非线性
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计量型原子力显微镜的非线性误差及轴间耦合误差的校准(英文) 被引量:4
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作者 高思田 赵克功 王春艳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期441-445,450,共6页
本文研究了原子力显微镜的计量校准问题,建立了校准的数学模型,这个数学模型可以用于各种SPM的校准中。对于位移轴的非线性误差和耦和误差进行了校准,给出了校准后残余误差的测量结果。并对一块经过PTB检定的样板进行了测量,测量结果表... 本文研究了原子力显微镜的计量校准问题,建立了校准的数学模型,这个数学模型可以用于各种SPM的校准中。对于位移轴的非线性误差和耦和误差进行了校准,给出了校准后残余误差的测量结果。并对一块经过PTB检定的样板进行了测量,测量结果表明对于300nm的台阶高度,测量偏差平均为1. 展开更多
关键词 原子力显微镜 校准 非线性误差 轴间偶合误差
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基于Mueller矩阵成像椭偏仪的纳米结构几何参数大面积测量 被引量:5
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作者 陈修国 袁奎 +4 位作者 杜卫超 陈军 江浩 张传维 刘世元 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期69-79,共11页
为了实现有效的工艺监控,在批量化纳米制造中对纳米结构的关键尺寸等几何参数进行快速、低成本、非破坏性的精确测量具有十分重要的意义.光学散射仪目前已经发展成为批量化纳米制造中纳米结构几何参数在线测量的一种重要手段.传统光学... 为了实现有效的工艺监控,在批量化纳米制造中对纳米结构的关键尺寸等几何参数进行快速、低成本、非破坏性的精确测量具有十分重要的意义.光学散射仪目前已经发展成为批量化纳米制造中纳米结构几何参数在线测量的一种重要手段.传统光学散射测量技术只能获得光斑照射区内待测参数的平均值,而对小于光斑照射区内样品的微小变化难以准确分析.此外,由于其只能进行单点测试,必须要移动样品台进行扫描才能获得大面积区域内待测参数的分布信息,从而严重影响测试效率.为此,本文将传统光学散射测量技术与显微成像技术相结合,提出利用Mueller矩阵成像椭偏仪实现纳米结构几何参数的大面积快速准确测量.Mueller矩阵成像椭偏仪具有传统Mueller矩阵椭偏仪测量信息全、光谱灵敏度高的优势,同时又有显微成像技术高空间分辨率的优点,有望为批量化纳米制造中纳米结构几何参数提供一种大面积、快速、低成本、非破坏性的精确测量新途径. 展开更多
关键词 纳米结构 纳米测量 光学散射测量 Mueller矩阵成像椭偏仪
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利用计量型原子力显微镜进行纳米台阶高度测量 被引量:4
8
作者 陈治 高思田 +3 位作者 卢明臻 杜华 崔建军 胡小唐 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2008年第4期288-292,共5页
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.... 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x轴位置误差不超过±2,nm外,其他8项的残余误差均不超过±1,nm.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1.5,nm. 展开更多
关键词 计量学 纳米计量 原子力显微镜 台阶高度 测量不确定度
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精密测量中的纳米计量技术 被引量:7
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作者 曾召利 张书练 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期846-854,共9页
随着纳米科学的迅速发展,对纳米计量技术也提出了更高要求。目前,纳米计量技术已经实现在几十微米量程范围内具有亚纳米甚至皮米量级的测量分辨率。回顾了现在主要的纳米计量技术,包括激光干涉仪、差拍F-P干涉仪、X射线干涉仪、光学+X... 随着纳米科学的迅速发展,对纳米计量技术也提出了更高要求。目前,纳米计量技术已经实现在几十微米量程范围内具有亚纳米甚至皮米量级的测量分辨率。回顾了现在主要的纳米计量技术,包括激光干涉仪、差拍F-P干涉仪、X射线干涉仪、光学+X射线干涉仪、基于频率测量技术和光频梳技术等,介绍了其工作原理、技术特点、应用范围及其最新研究进展。 展开更多
关键词 纳米计量 干涉仪 光频梳
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用于纳米测量的混合型外差干涉信号处理方法 被引量:7
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作者 戴高良 殷纯永 《光学技术》 EI CAS CSCD 1999年第1期21-23,27,共4页
通过对外差干涉信号同时进行相位检测和锁相倍频计数,可得到存在一定冗余度的一组测量结果,经过一定的逻辑混合;可实观测量分辨率优于0.1nm,测量范围不受λ/2周期限制,从而克服了以往单一采用相位测量法测量范围限于一个周... 通过对外差干涉信号同时进行相位检测和锁相倍频计数,可得到存在一定冗余度的一组测量结果,经过一定的逻辑混合;可实观测量分辨率优于0.1nm,测量范围不受λ/2周期限制,从而克服了以往单一采用相位测量法测量范围限于一个周期和锁相倍频计数法分辨率不易提高的难题。给出了在实际纳米测量干涉仪采用这种外差信号处理方法的测量结果。 展开更多
关键词 纳米测量学 外差干涉仪 相位测量 信号处理 激光
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多倍程激光干涉仪光路几何特性分析 被引量:3
11
作者 施玉书 高思田 +2 位作者 卢明臻 崔建军 杜华 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第B09期43-47,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 计量学 光学倍程 干涉仪 纳米计量 几何特性
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纳米分辨率外差干涉信号处理电路相位畸变的实验研究 被引量:5
12
作者 戴高良 殷纯永 谢广平 《光学技术》 CAS CSCD 1999年第2期16-19,共4页
外差干涉是实现纳米精度长度测量的重要手段。采用电子倍频、混频、高频计数的方法可处理外差信号实现亚纳米分辨率,具有电路简单、能计大数的优点,但会引入电子信号的相位畸变,引入测量的动态误差。本文通过理论和实验分析了这一误... 外差干涉是实现纳米精度长度测量的重要手段。采用电子倍频、混频、高频计数的方法可处理外差信号实现亚纳米分辨率,具有电路简单、能计大数的优点,但会引入电子信号的相位畸变,引入测量的动态误差。本文通过理论和实验分析了这一误差,表明在电子倍频中锁相环引起的相位畸变仅在亚纳米量级,但在混频环节中带通滤波器引入的相位畸变则可达几纳米,引入较严重的误差。本文通过采用低频差横向塞曼激光器产生320kHz的外差信号,并采用FPGA技术实现倍频后的高频率信号直接计数,省略混频环节,从而实现了高测量分辨率并避免了这一误差。 展开更多
关键词 外差干涉仪 纳米测量 信号处理 相位畸变
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光栅纳米测量中的系统误差修正技术研究 被引量:19
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作者 余文新 胡小唐 邹自强 《计量学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期101-105,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 光栅 纳米测量 系统误差 细分误差 误差修正
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相位偏移干涉测量中移相误差补偿技术研究 被引量:5
14
作者 黎永前 朱名铨 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期381-383,共3页
在相位偏移干涉测量技术中 ,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上 ,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟... 在相位偏移干涉测量技术中 ,一阶线性和二阶非线性移相误差是产生相位检测误差的主要因素。在研究移相误差对相位偏移干涉法测量精度影响的基础上 ,提出五步移相算法一阶线性和二阶非线性移相误差补偿技术。该方法从相位偏移干涉图中拟和出移相过程中存在的移相误差 ,对五幅算法结果进行误差修正。试验证明移相器存在 1 0 %一阶线性误差和 1 %二阶非线性误差时 ,五幅算法相位检测误差为 0 .1 2弧度 ;采用该补偿方法可以将相位测量精度减少到 0 .0 2弧度 ,相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移测量精度从 6.0 nm提高到 1 nm。 展开更多
关键词 相位偏移干涉测量 纳米精度测量 干涉仪 误差补偿
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一种利用合成波长法实现的纳米测量方法 被引量:3
15
作者 程晓辉 李达成 赵洋 《光学技术》 CAS CSCD 2000年第4期313-315,共3页
本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测... 本文提出了一种利用合成波长法实现的纳米测量方案。在文中分析了多波长干涉术用于小尺寸测量的基本原理 ,提出了共光路的设计结构。其特点是能够将测量镜的纳米量级被测位移放大到参考镜的亚毫米量级位移 ,从而能够利用相对低精度的测量手段完成测量 ,共光路的设计使系统对外界的扰动有较好的抑制能力。 展开更多
关键词 纳米测量 合成波长 共光路
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纳米光栅栅距的精确测量与nano4国际比对 被引量:2
16
作者 高思田 邵宏伟 王春艳 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第B09期118-121,共4页
对Littrow衍射方法测量纳米光栅的基本原理、构造及其安装误差进行了分析研究,并利用所建立的测量装置参加了国际计量技术委员会长度咨询委员会组织的一维纳米光栅国际比对。比对结果证明了该测量系统具有优良的计量性能,能够用于纳... 对Littrow衍射方法测量纳米光栅的基本原理、构造及其安装误差进行了分析研究,并利用所建立的测量装置参加了国际计量技术委员会长度咨询委员会组织的一维纳米光栅国际比对。比对结果证明了该测量系统具有优良的计量性能,能够用于纳米光栅栅距的检定校准。 展开更多
关键词 计量学 纳米计量 光栅 Littrow衍射方法
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纳米计量与原子光刻技术分析 被引量:3
17
作者 张文涛 李同保 《应用光学》 CAS CSCD 2006年第3期242-245,249,共5页
为了说明原子光刻(A tom L ithography)在纳米计量及传递作用中的特殊地位,首先对纳米计量标准及其现状进行了简要介绍,提出纳米计量中原子光刻的基本概念和优势,结合原子光刻实验装置对原子光刻技术的工作机理进行了分析。结果表明,可... 为了说明原子光刻(A tom L ithography)在纳米计量及传递作用中的特殊地位,首先对纳米计量标准及其现状进行了简要介绍,提出纳米计量中原子光刻的基本概念和优势,结合原子光刻实验装置对原子光刻技术的工作机理进行了分析。结果表明,可以通过原子光刻技术得到纳米量级刻印条纹,为纳米计量及标准传递提供更加精确的手段。最后对常见的2种原子光刻技术——沉积型原子光刻和虚狭缝型原子光刻进行了阐述,指出2者的不同之处,为不同条件下原子光刻提供了一定的借鉴。 展开更多
关键词 纳米计量 纳米传递 原子光刻
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计量型原子力测头模型研究及性能分析 被引量:4
18
作者 卢明臻 高思田 +1 位作者 杜华 崔建军 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2007年第1期33-37,共5页
建立了具有立体光路的光束偏转法原子力测头的模型,给出测头的放大能力,证明光路不会对光束偏转法的分辨力造成影响.分析了光路特性,说明光斑运动轨迹与规律.以此为基础完成了一个用于纳米计量的原子力测头,测头读数可溯源.测头的重复... 建立了具有立体光路的光束偏转法原子力测头的模型,给出测头的放大能力,证明光路不会对光束偏转法的分辨力造成影响.分析了光路特性,说明光斑运动轨迹与规律.以此为基础完成了一个用于纳米计量的原子力测头,测头读数可溯源.测头的重复性通过实验验证,测头信号实验标准差为0.318nm.该测头应用在“2.5维大范围纳米结构测量系统”中,对台阶高度样板进行测量,取得了良好结果. 展开更多
关键词 纳米计量学 原子力显微镜(AFM) 光束偏转法 溯源 台阶高度样板
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F-P干涉仪在长度测量领域的应用 被引量:7
19
作者 程晓辉 赵洋 李达成 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 1999年第3期134-137,共4页
FP标准具和干涉仪利用多光束干涉的原理,产生极锐的干涉条纹并且谐振频率对FP腔长的变化非常敏感,根据这些特点,从利用FP干涉仪进行激光器的频率锁定、稳频,光学倍程精密定位和纳米测量三个角度综述了在长度测量领域F... FP标准具和干涉仪利用多光束干涉的原理,产生极锐的干涉条纹并且谐振频率对FP腔长的变化非常敏感,根据这些特点,从利用FP干涉仪进行激光器的频率锁定、稳频,光学倍程精密定位和纳米测量三个角度综述了在长度测量领域FP干涉仪的发展情况;在分析主要存在的问题和解决方法的基础上,讨论了FP干涉仪的发展方向,并指出在纳米测量中FP干涉仪将起到越来越重要的作用。 展开更多
关键词 F-P干涉仪 光学倍程 纳米测量 激光器
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使用原子力显微镜测量刻线边缘粗糙度的影响因素 被引量:4
20
作者 赵学增 李宁 +1 位作者 周法权 李洪波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期839-848,共10页
为了满足微电子制造技术中不断提高的刻线边缘粗糙度测量与控制精度的要求,对使用原子力显微镜(AFM)测量刻线边缘粗糙度的影响因素进行了研究。基于图像处理技术从单晶硅刻线样本的AFM测量图像中提取出线边缘粗糙度,并确定出其量化表征... 为了满足微电子制造技术中不断提高的刻线边缘粗糙度测量与控制精度的要求,对使用原子力显微镜(AFM)测量刻线边缘粗糙度的影响因素进行了研究。基于图像处理技术从单晶硅刻线样本的AFM测量图像中提取出线边缘粗糙度,并确定出其量化表征的参数。然后,根据线边缘粗糙度测量与表征的特点,对各种影响因素,包括探针针尖尺寸与形状的非理想性、AFM扫描图像的噪声、扫描采样间隔、压电晶体驱动精度、悬臂梁振动以及线边缘检测算法中的自由参数等进行了理论和实验分析,并分别提出了抑制及修正的方法。研究表明,在分析各种可能导致测量误差的影响因素的基础上,消除或减小其影响,可以提高刻线边缘粗糙度测量的准确度,为实现纳米尺度刻线形貌测量的精度要求提供理论与方法上的支持。 展开更多
关键词 纳米测量 线边缘粗糙度 原子力显微镜 测量误差分析
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