中國粉體網(wǎng)訊 納米測量技術(shù)包括納米尺度的評價、成分、微細(xì)結(jié)構(gòu)和物性的納米尺度的測量，它是在納米尺度上研究材料和器件的結(jié)構(gòu)與性能、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、發(fā)展新方法、創(chuàng)造新技術(shù)的基礎(chǔ)。
總結(jié)國內(nèi)外的納米測量方法，主要分為兩大類：非光學(xué)方法和光學(xué)方法。本文主要介紹光學(xué)方法。
光學(xué)法是利用光的干涉條紋提高其分辨率。因?yàn)榧{米級測量彩波長很短的激光或X射線，所以可以有很高的測量分辨率。光干涉測量技術(shù)既可以用于長度和位移的精確測量，還可以用于表面顯微形貌的測量。下面介紹幾種利用此原理的測量方法。
F-P（Fabry-perot）干涉儀
F-P干涉儀原理圖
是一種由兩塊平行的玻璃板組成的多光束干涉儀。F-P干涉儀是僅基于平板的多光束干涉，當(dāng)干涉腔長發(fā)生微小變化時，激光器輸出的拍頻及干涉級次發(fā)生變化，檢測這一變化量即可得到被測位移量。F-P干涉儀的干涉輸出信號銳度很高，非線性誤差較小，而且通過換模鎖定，可實(shí)現(xiàn)較大范圍的測量。其特點(diǎn)是裝置相對復(fù)雜，受環(huán)境影響較大，需要單色極好的激光光源。理論上這種方法的測量精度可以達(dá)到皮米級（1pm=10-3nm），是目前所有的光學(xué)納米測量方法中精度最高的。
X射線干涉儀
X射線干涉儀原理圖
X射線干涉儀是由分束器S、鏡子M及分析器A組成，三者互相平行用同一單晶硅片基體制作。當(dāng)X射線以Bragg角入射到X射線干涉儀時，將在分析器后面形成宏觀莫爾條紋系統(tǒng)， 當(dāng)分柏器液晶面的法線方向移動時，每移動一個晶格間距，輸出光強(qiáng)就變化一個周期， 利用晶格間距0.192 nm為長度基準(zhǔn)單位， 通過記錄輸出光強(qiáng)的變化周期數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)微位移納米精度測量。測量分辨率可達(dá)到5pm。測量位移范圍為（100～200）μm。X射線干涉儀測量分辨率高，但是儀器使用時調(diào)整操作較復(fù)雜，對環(huán)境要求較高，測量范圍較小。不過因?yàn)槠湓诩{米（亞納米）測量領(lǐng)域的特殊優(yōu)越性，所以未來仍有重要的研究及應(yīng)用價值。
激光外差干涉測量儀
激光外差干涉測量儀原理圖
外差干涉儀是使用頻差在幾兆到幾千兆赫茲的兩個頻率的光波作為干涉儀的光源。這種光波是由雙波長激光器得到，或是用聲光調(diào)制、電光調(diào)制等頻儀照件移動激光器的輸出光頻來實(shí)現(xiàn)�；驹硎菍⒈粶y位移量到入到外差信號的頻率或位相變化中，然后將這種變化量測出來即可。外差信號的頻率比光頻要低很多，所以光電信號經(jīng)過電子細(xì)化之后，系統(tǒng)的測量精度大大提高。測量分辨率可達(dá)0.312 nm，測量范圍可達(dá)10 mm，整個測量系統(tǒng)的測量帶寬為100 kHg。
雙頻激光干涉測量儀
雙頻激光干涉測量儀原理圖
1.氦氖激光管 2.軸向強(qiáng)磁場 3.1/4波片 4.透鏡組 5. 分光鏡 6.偏振分光鏡 7.干涉測量器
雙頻激光干涉測量系統(tǒng)受環(huán)境干擾小，使得測量精度大大提高，因其優(yōu)于單頻激光測量系統(tǒng)而得以廣泛生產(chǎn)應(yīng)用。常用的雙頻激光干涉測量系統(tǒng)測長度時分辨率可以達(dá)到0.01μm，采用空氣參數(shù)補(bǔ)償后測量精度可以提高到0.1μm以上。
調(diào)頻激光干涉儀
調(diào)頻激光干涉儀采用的是在測量器一端用光源頻率調(diào)整技術(shù)，同時在信號端利用電路細(xì)分法等方法，可以得到納米級的測量精度。這種方法符合當(dāng)前的動態(tài)高速、高精度測量的發(fā)展趨勢。一種采用電流調(diào)制半導(dǎo)體激光器的調(diào)頻激光干涉儀經(jīng)過信號處理后， 可以實(shí)現(xiàn)100μm以內(nèi)的亞納米級精度的測量。
