Нанометрология (770,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

А.Г. СЕРГЕЕВ НАНОМЕТРОЛОГИЯ Москва • Логос • 2011

Стр.1

УДК 006 ББК 30.10 C32 Реценз енты С.М. Аракелян, доктор физико-математических наук, профессор В.Е. Ютт, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации C32 Сергеев А.Г. 416 ñ. Нанометрология: монография / À.Ã. Ñåðãååâ. – Ì.: Ëîãîñ, 2011. – ISBN 978-5-98704-494-0 Содержит основные сведения по метрологическому обеспечению наноиндустрии. Рассмотрены становление нанометрологии в XX– XXI вв. и концепции ее развития. Подробно изложены современные основы технического обеспечения нанометрологии. Освещены вопросы нестабильности, точности и неопределенности наноизмерений. Особое внимание уделено основным метрологическим операциям – поверке и калибровке. Материал по сканирующей зондовой микроскопии изложен на основе семи современных стандартов, введенных в 2008–2009 гг. Описаны организационные принципы нанометрологии, системы Гостехрегулирования через сеть региональных отделений вновь созданного Центра метрологического обеспечения нанотехнологий и отраслевых научно-исследовательских институтов. Приведен перечень вузов, работающих в сфере наноиндустрии, и указаны основные направления их исследований в данной области. Для ученых, инженеров и других специалистов, разрабатывающих проблемы нанометрологии. Может использоваться в учебном процессе вузов при подготовке кадров в сфере нанотехнологии, метрологии и технического регулирования, а также в магистратуре и аспирантуре в этих научно-технических областях. УДК 006 ББК 30.10 ISBN 978-5-98704-494-0 © Сергеев À.Ã., 2011 © Ëîãîñ, 2011

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ......................................................................... 5 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 9 ГЛАВА 1. СТАНОВЛЕНИЕ НАНОИНДУСТРИИ И КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ НАНОМЕТРОЛОГИИ 1.1. Возникновение нанометрологии ................................................15 1.2. Нанометрология за рубежом .......................................................22 1.3. Положение России в сфере наноиндустрии ..............................26 1.4. Концепция развития нанометрологии .......................................34 ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАНОМЕТРОЛОГИИ 2.1. Методы и средства интерференционных измерений ................42 2.2. Использование принципов микроскопии в наноизмерениях ..51 2.2.1. Оптическая микроскопия .................................................51 2.2.2. Электронная микроскопия ...............................................59 2.3. Сканирующая зондовая микроскопия .......................................75 2.3.1. Виды сканирующей зондовой микроскопии ...................75 2.3.2. Сканирующий туннельный микроскоп ...........................77 2.3.3. Атомно-силовой микроскоп ............................................92 2.4. Разновидности ближнепольной микроскопии ........................112 2.5. Спектроскопия в нанометрологии ...........................................125 2.5.1. Общие сведения ...............................................................125 2.5.2. Атомный спектральный метод ........................................132 2.5.3. Молекулярные методы спектроскопии ..........................152 2.5.4. Радиоспектроскопия .......................................................162 2.5.5. Ядерные методы спектроскопии ....................................167 2.5.6. Электронная спектроскопия ...........................................170 2.5.7. Рентгеноспектроскопия ..................................................174 2.5.8. Лазерная спектроскопия .................................................180 2.6. Хроматография в наноизмерениях ...........................................182 2.6.1. История и классификация методов хроматографии .....182 2.6.2. Жидкостная хроматография ...........................................189 2.6.3. Газовая хроматография ...................................................193 2.7. Сравнительный анализ технических средств нанометрологии ........................................................................197 ГЛАВА 3. НЕСТАБИЛЬНОСТЬ, ТОЧНОСТЬ И НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ НАНОИЗМЕРЕНИЙ 3.1. Основные положения ................................................................213 3.2. Измерение линейных размеров рельефных наноструктур ......216 3.3. Точность измерения линейных наноразмеров ........................223 3.4. Погрешности измерения длины волны и частоты лазера .......230 3.5. Нестабильность мощности излучения лазеров ........................236 3.6. Разрешающая способность растрового электронного микроскопа ...............................................................................238 3.7. Оценка расходимости лазерного излучения ............................240 3.8. Особенности наноизмерений в АСМ-режиме .........................243

Стр.3

4 Оглавление 3.9. Введение концепции неопределенности ...............................248 3.10. Погрешность и неопределенность ..........................................253 3.11. Этапы оценивания погрешностей и неопределенностей ......257 3.12. Пример вычисления погрешности эталона единицы длины (ïî данным ÂÍÈÈÌ) .............................................................263 3.13. Определение содержания элементов методами атомной спектроскопии по ГОСТ Р 51309–99 .....................................267 3.14. Оценка неопределенности значений стандартных образцов ...................................................................................272 ГЛАВА 4. ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА В СФЕРЕ НАНОМЕТРОЛОГИИ 4.1. Общие сведения ........................................................................279 4.2. Рельефные меры для нанометрового диапазона .....................290 4.2.1. Классификация тест-объектов ........................................290 4.2.2. Поверка рельефной меры ................................................296 4.2.3. Калибровка рельефной меры ..........................................307 4.3. Измерительные растровые электронные микроскопы ...........312 4.3.1. Поверка растровых микроскопов ...................................312 4.3.2. Стандартная калибровка растровых микроскопов ........316 4.3.3. Калибровка растровых микроскопов по двум координатам ....................................................................................318 4.4. Атомно-силовые измерительные зондовые микроскопы ...... 321 4.4.1. Поверка атомно-силовых микроскопов .........................321 4.4.2. Калибровка атомно-силовых микроскопов ...................325 4.4.3. Калибровка атомно-силовых микроскопов по трем координатам .......................................................329 4.5. Обеспечение единства измерений в лазерной технике, спектроскопии и хроматографии .............................................334 4.5.1. Обеспечение единства измерений параметров лазерного излучения .................................................................334 4.5.2. Поверка и калибровка спектрометров ...........................336 4.5.3. Поверка газовых хроматографов ....................................341 4.5.4. Поверка жидкостных хроматографов .............................348 4.5.5. Контроль качества приготовления проб для химического анализа ................................................................351 ГЛАВА 5. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ НАНОМЕТРОЛОГИИ 5.1. Основные положения .................................................................355 5.2. Стандартизация и сертификация в наноиндустрии .................364 5.3. Цели и задачи регионального отделения ЦМО ........................368 5.4. Управление деятельностью регионального отделения ЦМО ..369 5.5. Направления работ в области нанометрологии ........................376 5.6. Организация исследований и кадровое обеспечение наноиндустрии ..........................................................................378 5.7. Проблемы и задачи нанометрологии ........................................386 ÏÐÈËÎÆÅÍÈÅ.........................................................................................397 ЛИТЕРАТУРА ...........................................................................................409

Стр.4