纳米压痕仪和激光超声技术检测薄膜弹性模量

在薄膜材料的力学性能测定中,弹性模量是衡量材料软硬程度的重要指标。为了测定弹性模量,本文选取不同种类和厚度的金属薄膜材料,采用纳米压痕技术(nanoindentation)和激光超声技术(laser-acoustics)两种测试方法相互比较,以确保测试的准确性。两种方法在膜厚较大的试样测试中得到了大致相符的试验结果,相对误差最小达到2%。

支撑光学制造的几何量计量技术(英文)

几何量计量技术大量应用于光学制造业以检测零件质量和控制生产过程,是光学制造业的核心技术,涉及微纳米结构的几何量计量以及平面、球面、非球面、直纹曲面及自由曲面的面形计量.本文综述了德国联邦物理技术研究院支撑光学制造的部分计量技术.介绍了一种测量范围为25 mm×25 mm×5 mm的计量型大范围原子力显微镜(AFM),可灵活多样地测量各种微纳结构.介绍了一种新颖的AFM探针(ACP),可实现微纳结构侧壁形貌的直接、无损测量.介绍了一种应用Flared AFM探针的真三维AFM及其用于减少针尖磨损的矢量探测技术,可应用于各种纳米结构的真三维测量.介绍了可用于平面和中等曲面面形绝对测量的两种方法:差分型激光束偏转法和可溯源多路传感器法(TMS).讨论了面形测量中存在的挑战性难题.介绍了可用于面形测量的高精度三坐标测量机.

德国法制计量体系概况

法制计量在德国的国计民生中发挥着重要作用,德国联邦物理技术研究院(PTB)作为德国最高的计量机构在其中具有举足轻重的地位.介绍了德国法制计量体系的组织结构、基本内容和PTB所承担的任务,分析了近年来德国计量体系中出现的新法案和规定.并介绍了仪器仪表在出厂和使用过程中测试和性能评估的主要内容,最后,例举了安装管道和被测介质对流量仪表性能影响的测试技术和方法.

2010年我们需要什么样的计量——德国和欧洲计量的发展历程

提出了计量学领域未来5年的规划,概括了德国和欧洲计量学的当今发展情况.回顾并以实例解释了未来计量学活动中利益相关者之间的交流和合作、专家报告的作用、技术远景研究、计量学的战略研究或远景研究等基本因素.

采用计量型扫描力显微镜校准微纳米标准样板

为了建立质量保证体系,微米和纳米样板至今仍被广泛地应用于校准微纳米尺度的测量仪器中．介绍了应用由德国联邦物理研究所开发研究的、测量范围为25 mm×25 mm×5 mm的计量型扫描力显微镜(M-LRSFM)的校准方法．上述计量型扫描力显微镜配置有三个零拍的激光干涉仪,可分别测量沿x、y、z三条轴线方向的位移,因而其测量值可直接溯源于“米”定义．此种M-LRSFM能够校准横向的微纳尺度的结构尺寸,诸如阶梯高度、一维和二维光栅、镀层厚度、线宽、微纳尺度的表面粗糙度等．作为实例,介绍了一种横向样板的校准程序及获得的校准结果．研究表明这种方法适合于校验扫描电子显微镜(SEM)的放大倍率．

光学接触式微型三维测量系统

本文介绍了一种集光学方法的高准确度和快速性及机械接触方法的可靠性和不受材料特性影响的单一性优点于一体的光学接触式微型三维测量系统 ,用于测量微型工件的三维几何参数。该系统测头直径为 40～ 10 0 μm,测量准确度优于 1μm,测量力小于 10 μN。

基于微机电系统的纳米力学测量装置的研制

阐述了一种基于微机电系统的纳米力学测量方法和系统。开发了一种多功能的纳牛力致动器，可同时满足微拉伸测试系统、原子力显微镜等系统的需要，该致动器基于微机电系统，以静电侧向梳齿为基本结构，采用变间隙设计结构，实现小芯片尺寸、低压驱动、高分辨率（nN量级）和大输出力（大于1mN），并介绍了该测试系统的原理、结构、微机电系统的安装以及一些相关实验结果。

发动机喷油嘴微小喷油孔尺寸和形状测量系统

本文介绍一种集光学方法和机械接触方法优点于一体，用于测量发动机喷油嘴微小喷油孔尺寸和形状的测量系统，并首次给出对直径２１４μｍ的油嘴微小喷油孔尺寸和形状的测量结果。该系统测头直径为４０μｍ～１００μｍ，测量精度优于１μｍ，测量力小于１０μＮ。

基于商用坐标测量机的3D微纳米计量(英文)

以测量精度为1μm的商用坐标测量机(CMM)为基础,构建了测量范围为25mm×40mm×25mm、测量不确定度约为0.15μm的PTB微纳米专用坐标测量机.研究了CMM的运动控制系统、恒温室的空调系统以及CMM的被动隔振系统等对测量结果的影响.由测量结果可以看出,CMM的运动控制系统产生的噪声水平约为其他误差源的2倍.通过FFT运算,发现未优化系统的短时最大漂移量发生频率为750Hz,对应为运动控制的工作频率.文中还介绍了测量力为1μN光纤探针的测量原理,并给出了对2.5mm短轴的测量结果.

超精密位移台计量特性的差动式平面镜干涉溯源分析

超精密纳米位移台常用于扫描探针显微镜、光学显微镜等高精度分析仪器中,其纳米机械性能的精密计量和校准对显微测量系统的性能起着关键作用。基于一种双通道结构差动式平面镜干涉测量与校准方法(英国国家物理实验室),文中对一种超精密位移台的关键计量特性进行了定量研究。构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)和Lab View的高精度稳频激光干涉数据采集和数据解码系统,使其可溯源超精密纳米位移台的准静态校准计量特性。进一步地,利用该干涉测量系统对超精密位移台的计量特性进行了校准和分析。测试结果显示,该激光干涉校准系统在准开放环境中的背景噪声低于10 pm/√Hz;该超精密位移台具有优良的纳米机械性能,其线性度低于1.2×10^(-4),分辨率达40 pm,重复性和稳定性较好。上述对校准设备准静态性能和对纳米位移台计量特性的测试结果表明,所提出的方法和系统能够对纳米位移台进行计量,从而用于小于几皮米的皮米级压痕测量以及原子尺度上的大范围测量。

一种新型电校准光辐射探测器特性的研究

对一种新型电校准辐射计的面响应不均匀性、线性和绝对响应度等特性进行了研究。在 0 .7～ 750 μW范围内测得其线性度优于 0 .5%。面响应不均匀性的测量是利用小的激光光斑在探测器的灵敏面进行二维扫描。在探测器的主要灵敏面内 ,相对响应度与到探测器中心的距离表现为二次曲面关系。本文对不同光斑大小、光束横截面上不同功率分布以及光斑入射到探测器表面的不同位置引起的测量误差进行了分析和研究。给出了是否需要修正的判椐和需要修正时所应采用的修正方法 ,这种方法也适用于其它类型的电校准辐射计 ,利用该修正方法可以显著降低测量不确定度。实验考查了面响应不均匀性的影响 ,实验结果证明了修正方法的正确性。

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。

电工钢片磁性的计量问题

综述了电工钢片计量的当前水平和最新进展,重点讨论了在交变场中的标准测试方法:Epstein方圈法和单片(SST)法.所讨论的相关条款是有关磁通密度控制、数据获取和数据计算的最新电子方法,以及磁路设计对这两种方法的准确性和精度特性的影响,也讨论了系统误差来源、再现特性和经济因素等.

一种用于微米/纳米硬度测试的具有纳米分辨率的压痕成像系统(英文)

与包括原子力显微镜在内的其他压痕形貌测量方法相比,光学显微镜以其非接触、大测量范围及较快的测量速度等优点在硬度测试中应用广泛,但包括共焦显微镜在内的常规显微镜其分辨率,特别是纵向分辨率,一直不能满足要求.为此开发了一种沿光轴方向的具有纳米分辨率的压痕成像系统.该系统基于层析全场显微术,即在常规光学显微镜的基础上引入结构光照明,应用移相方法得到样品的三维形貌.成像系统样机的测量结果表明,系统的纵向分辨率可达2,nm,可以高精度地实现压痕的三维形貌测量,并量化揭示纳米压痕测试中常见的"坟起(pile-up)"及"沉入(sink-in)"现象.该系统有助于进一步研究显微及纳米硬度计量方法并降低计量的不确定度.

压痕测试法的新发展

介绍了压痕测试法的最新发展,指出了确定超薄薄膜t<10 nm及很硬的薄膜t<100 nm的硬度及模量是对计量学中纳米范围的挑战.以压痕测试法替代显微维氏实验可显著地降低测量不确定度及实现自动化.压痕测试法在纳米范围及显微范围内可为微电子学、微电机械系统、技术光学等领域采用.

在多太瓦Ti：蓝宝石激光作用下获得高能电子和X射线量子

使用应用光学实验室和马克斯·玻恩研究所的多太瓦Ti：蓝宝石激光器在宽度～30fS，强度10^18～10^19W／cm^2的激光脉冲照射钨靶和钽靶时研究了电子和硬X射线量子产额以及它们的能量分布。在应用光学实验室测量15～700keV范围硬X射线量子通量时使用了具有校准的热致发光探测器的九通道谱仪。在一个数量级范围内入射激光能量和脉冲宽度改变五倍时研究了硬X射线量子的定标。在玻恩研究所新Ti：蓝宝石激光器上借助飞行时间谱仪研究了300keV～1MeV范围的热电子产额。所获结果表明电子产额与激光脉冲的强度和形状的强依赖关系。

中国古代衡器形式的演变

衡器是一种重要的计量器具。在古代中国,衡器的发展经历了不同的阶段,发展出了不同的形式。粗略来看,中国古代衡器大致有3种基本形式,现在分述如下。

首位获得国家“友谊奖”的外国计量专家——忆PTB前院长金德教授

中德计量科学技术合作开创者,联邦德国物理技术研究院前院长金德教授（Prof Kind）于2018年6月10日因病在德国布伦瑞克一家医院去世,享年88岁。联邦德国物理技术研究院（PTB）前身为帝国物理技术研究院（PTR）,成立于1887年,是世界上第一所国家型的计量科学研究机构。