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精密测量仪器聚集 盘点各国在微纳米测量技术领

2019-09-25 18:39栏目:仪器仪表
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近日,中国计量科学研究院、山东省计量科学研究院、南京市计量监督检测院、苏州市计量测试研究院、上海市计量测试技术研究院共同召开,NQI课题《纳米几何特征参量计量标准器在生物医药产业应用示范》工作会议。 该课题取得的研究成果:2项发明专利、1项校准规程、2项地方标准、5项社会公益计量标准。本次会议探讨了研究中的重点、难点问题。为课题的进一步研究划出了目标。 几何量测量方法 指测量时所采用的测量原理、计量器具相测量条件的综合。在测量过程中,应根据被测零件的特点(如材料硬度、外形尺寸、批量大小、精度要求等)和被溯对象的定义来拟定测量方案、选择计量器具和规定测量条件。 纳米计量仪器 纳米的计量并非传统计量简单拓展。微电子和超精细加工走入了纳米空间。几何测量纳米逐渐走向实用性。由于纳米的尺度接近原子极限,它的测量方法和仪器都有独特性。 一、扫描隧道显微镜 二、激光干涉仪测距 三、干涉仪(由稳频塞曼激光光源、四光束偏振迈克尔干涉仪和数据分析电子系统组成) 四、X光干涉仪 五、电容式位移控制微悬臂原子力显微镜 六、描探针显微镜系列(扫描隧道显微镜、原子力显微镜等组成) 七、原子力显微镜

扫描隧道电位仪

2014年12月10日,全国振动冲击转速计量技术委员会发布公告,公开征集《移动式机动车雷达测速仪》《电动振动试验系统检定规程》《固定式机动车雷达测速仪检定规程》《振动计量器具检定系统》四项规程意见。

超精密测量技术所代表的测量技术在国防、航天、航空、航海、铁道、机械、轻工、化工、电子、电力、电信、钢铁、石油、矿山、煤炭、地质、勘侧等领域有极其广泛的应用,在国民经济建设中占有重要的地位。在发展高端装备制造业的背景下,提高我国在超精密测量方面的科研实力和技术水平,成为不得不解决的迫切问题。

《振动计量器具检定系统》由中国计量科学研究院、中国测试技术研究院共同起草。振动国家基准装置主要由振动发生系统(包括信号源、功率放大器、振动台等)、激光测振系统(包括激光干涉仪、数据采集系统等)和必要的隔振基础等组成。采用激光绝对法测量,可复现按正弦规律运动的振动加速度、速度、位移的幅值和相位,其量值可直接溯源到基本国际单位制的长度单位和时间单位。

科学技术向微小领域发展,由毫米级、微米级继而涉足到纳米级,即微/纳米技术。

《固定式机动车雷达测速仪检定规程》由北京市计量检测科学研究院、中国计量科学研究院、浙江省计量科学研究院共同起草。固定式机动车雷达测速仪是指基于多普勒效应原理被指定安装于道路合适位置,对检测车道内机动车行驶速度进行实时、自动测量的设备,通常由雷达天线、信号处理单元、图像处理单元、通信单元、辅助照明单元及速度显示单元等组成。

以激光波长为已知长度利用迈克耳逊干涉系统测量位移

《电动振动试验系统检定规程》由中航工业北京长城计量测试技术研究所、北京中元环试机电设备技术有限公司、中国计量科学研究院共同起草。电动振动试验系统是用来按照试验标准要求产生不同振动和冲击等激励(如正弦振动、随机振动、正弦加宽带随机振动、窄带随机加宽带随机、经典冲击、冲击响应谱等)的动态力学环境试验设备。该规程适用于电动振动试验系统的检定。该系统通常由数字式振动控制器、电动振动台、功率放大器、控制加速度计及其它附属设备等组成。

该方法克服了接触测量的局限性。将激光双三角测量法应用于大范围内测量,对复杂曲面轮廓进行测量,其精度可高于1μm。英国IMS公司生产的IMP型坐标测量机可以配用其它厂商提供的接触式或非接触式探头。

其中,《移动式机动车雷达测速仪》检定规程由北京市计量检测科学研究院、中国计量科学研究院、浙江省计量科学研究院共同起草。移动式机动车雷达测速仪是指可按使用者要求置于不同检测位置对机动车行驶速度值进行测量的仪器,通常包含雷达天线、信号处理单元及速度显示单元,对于具备自动记录机动车的图像等相关信息的测速仪应配备图像记录设备。

随着近代科学技术的发展,几何尺寸与形位测量已从简单的一维、二维坐标或形体发展到复杂的三维物体测量,从宏观物体发展到微观领域。 正确地进行图像识别测量已经成为测量技术中的重要课题。

标签: 放大器

三坐标测量机

1、CCD传感器技术

迈克尔逊型差拍干涉仪

1981 年美国IBM公司研制成功的扫描隧道显微镜,把人们带到了微观世界。它具有极高的空间分辨率,广泛应用于表面科学、材料科学和生命科学等研究领域,在一定程度上推动了纳米技术的产生和发展。与此同时,基于STM相似的原理与结构,相继产生了一系列利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或接口纳米尺度上表现出来的性质的扫描探针显微镜,用来获取通过STM无法获取的有关表面结构和性质的各种信息,成为人类认识微观世界的有力工具。下面为几种具有代表性的扫描探针显微镜。

1、误差自补偿技术

就应用而言,STM主要用于自然科学研究,而相当数量的AFM已经用于工业技术领域。1988年中国科学院化学所研制成功国内首台具有原子分辨率的AFM。安装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可使目前纳米测量技术定量化。

三坐标测量机作为几何尺寸数字化检测设备在机械制造领域得到推广使用。

为了弥补STM只限于观测导体和半导体表面结构的缺陷,Binning等人发明了AFM,AFM利用微探针在样品表面划过时带动高敏感性的微悬臂梁随表面的起伏而上下运动,通过光学方法或隧道电流检测出微悬臂梁的位移,实现探针尖端原子与表面原子间排斥力检测,从而得到表面形貌信息。

日本Mistutor公司研制开发了一种图形显示及绘图程序,用于辅助操作者进行实际值与要求测量值之间的比较,具有多种输出方式。

CNC小型坐标测量机

1、扫描探针显微镜

在对物体三维轮廓尺寸进行检测时,采用软件或硬件的方法,如解调法、多项式插值函数法及概率统计法等,测量系统分辨率可达微米级。也有将CCD应用于测量半导体材料表面应力的研究。

2、丰富的软件技术

2、纳米测量的扫描X射线干涉技术

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