【正文】 我們可以把掃描隧道顯微鏡的工作過(guò)程總結(jié)為：利用探針針尖掃描樣品，通過(guò)隧道電流獲取信息，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到圖象。比較常見(jiàn)的是利用與傳感器殼體安裝成一體的導(dǎo)頭建立相對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)。 單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)、三座標(biāo)及多坐標(biāo)。由圖可見(jiàn)，隨著衍射角 ? 的增加，亮條紋的光強(qiáng)將迅速降低，暗點(diǎn)位置是等距分布的。如游標(biāo)卡尺、千分尺、測(cè)長(zhǎng)儀、測(cè)長(zhǎng)機(jī)、工具顯微鏡等?；ジ惺揭卜譃闅庀妒胶吐莨苁絻煞N。根據(jù)測(cè)頭先后與標(biāo)準(zhǔn)件及被測(cè)件接觸時(shí) 零級(jí)條紋位置間的距離，即可測(cè)得被測(cè)量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。 為了減輕測(cè)量人員眼睛的疲勞以及人眼帶來(lái)的讀數(shù)誤差，近年來(lái)已普遍采用投影讀數(shù)的方法?？叹€尺 7上從 0到 100mm內(nèi)共有刻線 1000條．故每格為 ；分劃板 14共有 10塊，每塊相距100mm，在每一塊上面刻著兩條刻線和 0，1， 2， …， 9之間的一個(gè)數(shù)字，分別代表每一塊分劃板距刻線尺 7零刻線的距離的分米數(shù)值。 臥式測(cè)長(zhǎng)儀（萬(wàn)能測(cè)長(zhǎng)儀） 臥式測(cè)長(zhǎng)儀的毫米刻線尺和測(cè)量軸水平臥放在儀器的底座上，并可在底座的導(dǎo)軌上作左右方向的移動(dòng)；它主要由 底座 測(cè)座 萬(wàn)能工作臺(tái) 5和尾座 6組成。測(cè)長(zhǎng)機(jī)常用于絕對(duì)測(cè)量。此時(shí)反射光束匯聚于象點(diǎn) C”， C與 C”之間的距離應(yīng)按下式計(jì)算： 測(cè)量時(shí)，應(yīng)先調(diào)整零位，即平面反射鏡的鏡面與光較儀中的光軸相垂直。 1%至%，回程誤差近似為零。 Outside Micrometers Outside Micrometers 外徑千分尺 測(cè)微量具是應(yīng)用螺旋副傳動(dòng)原理，將角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移，直線位移的各行程與螺旋轉(zhuǎn)角成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 測(cè)微量具 讀數(shù)： 2．測(cè)微量具的 讀數(shù)機(jī)構(gòu)和讀數(shù)方法 讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和微分筒組成，如圖所示。 1. 游標(biāo)讀數(shù)原理 游標(biāo)量具讀數(shù)部分主要是由尺身與游標(biāo)組成，其原理是利用尺身刻線間距與游標(biāo)刻線間距差來(lái)進(jìn)行小數(shù)讀數(shù)，如圖 3－ 1所示。 ?量塊分級(jí)的根據(jù)是量塊中心長(zhǎng)度的允許偏差、平面平行性及研合性質(zhì)；量塊分等的根據(jù)是量塊中心長(zhǎng)度測(cè)量的極限誤差、平面平行性及研合性質(zhì)量。 長(zhǎng)度測(cè)量 長(zhǎng)度單位：米的定義 ? 三次定義 ? 我國(guó)的長(zhǎng)度單位是米。 ? 量塊按級(jí)使用時(shí)，用其中心長(zhǎng)度的 公稱尺寸 ，因此測(cè)量結(jié)果中包含了量塊實(shí)測(cè)尺寸對(duì)其公稱尺寸的偏差，即中心長(zhǎng)度的 制造偏差 。 長(zhǎng)度計(jì)量中常用的量具與量?jī)x Vernier Caliper 圖 3－ 2所示為三用卡尺，其測(cè)量范圍一般為 0－ 125和 0一 150mm兩種。在固定套筒上刻有縱刻線，作為微分筒讀數(shù)的基準(zhǔn)線，縱刻線上下方各刻有 25個(gè)分度，每個(gè)分度的刻線間距為1mm，上下刻線的起始位臵錯(cuò)開(kāi) ，微分量具中測(cè)微螺桿的螺距一船都是 ，微分筒圓周斜面上刻有 50個(gè)分度，因此當(dāng)微分筒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，測(cè)微螺桿軸向位移 ，微分筒旋轉(zhuǎn)一個(gè)分度時(shí) (即 1／ 50轉(zhuǎn) )，測(cè)微螺桿移動(dòng) ，故常用千分尺的讀數(shù)值為 。上述可知，這種量?jī)x的精度已大大超過(guò)其它機(jī)械傳動(dòng)式量?jī)x， 通常用作比較測(cè)量。由于采用比較測(cè)量法，因此當(dāng)被測(cè)尺寸和標(biāo)準(zhǔn)尺寸有差異時(shí)，測(cè)桿就將沿著導(dǎo)軌做直線移動(dòng)，從而推動(dòng)平面反射鏡 P繞支點(diǎn) O擺動(dòng)。 測(cè)長(zhǎng)儀和測(cè)長(zhǎng)機(jī) 工作臺(tái) 1上放臵被測(cè)件 2，通過(guò)測(cè)量軸體 4上的可換測(cè)量頭 3與被測(cè)件接觸測(cè)量。測(cè)座 l和尾座 6可在儀器底座 7的導(dǎo)軌上移動(dòng)和鎖緊。 玻璃平板 2位于尾座物鏡 5的焦平面上，玻璃刻度尺 8位于測(cè)座物鏡 6的焦平面上。圖是 19JA型萬(wàn)能工具顯微鏡的投影裝臵圖。例如檢定量塊：測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于 a＝－ l（格），測(cè)頭與被檢量塊接觸時(shí)，零級(jí)條紋位于 a=+4格，若儀器分辨力i=，則被測(cè)量塊相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)量的中心長(zhǎng)度偏差為 i (a2a1)=+ 比較法測(cè)量 干涉測(cè)長(zhǎng)是激光在幾何量測(cè)量中最重要的應(yīng)用。 電感測(cè)量的基本原理如圖所示。 相對(duì)測(cè)量法 ：儀器示值為被測(cè)量相對(duì)于某一定值標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。如采用激光作為光源，由于能量高度集中，條紋可以更加清晰，衍射級(jí)次也更高 (即能見(jiàn)到的衍射條紋致目多 )。 實(shí)現(xiàn)測(cè)量的關(guān)鍵是建立被測(cè)參量和采樣點(diǎn)在測(cè)量機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系模型。 傳感器殼體通過(guò)連接桿 4與驅(qū)動(dòng)器相連接，在觸針 3附近的傳感器殼體上裝有一個(gè)圓弧形導(dǎo)頭 1，這導(dǎo)頭支承在被測(cè)表面 5上，并和觸針一起在試件表面上滑行。 1990年， IBM公司的科學(xué)家展示了一項(xiàng)令世人瞠目結(jié)舌的成果，他們?cè)诮饘冁嚤砻嬗?35個(gè)惰性氣體氙原子組成 “ IBM”三個(gè)英文字母。當(dāng)控制壓電陶瓷使探針在樣品表面掃描時(shí)，由于樣品表面高低不平而使針尖與樣品之間的距離發(fā)生變化，而距離的變化引起了隧道電流的變化，控制和記錄隧道電流的變化，并把信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，就可以得到樣品表面高分辨率的形貌圖像。 表面粗糙度的測(cè)量基準(zhǔn)線原則上要求與被測(cè)表面的理想形狀一致，但在實(shí)際測(cè)量中難以實(shí)現(xiàn)。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)步驟。圖為衍射條紋的光強(qiáng)分布圖。 差動(dòng)式電感傳感器 總結(jié)： 絕對(duì)測(cè)量法 ：儀器示值為被測(cè)量的絕對(duì)值，常以刻度尺、光柵尺等作為測(cè)量基準(zhǔn)，一般具有 絕對(duì)零位，示值范圍較大 。電感式又分為氣隙式、截面式和螺管式三種。 立式接觸式干涉儀 用接觸式干涉儀測(cè)量時(shí)使用白光，即移出濾色片，使視場(chǎng)中出現(xiàn)零級(jí)黑條紋。測(cè)角目鏡用來(lái)測(cè)量角度和直線尺寸，輪廓目鏡通常又稱為螺紋目鏡頭，可以用它來(lái)測(cè)量螺紋等形狀復(fù)雜的工件；使用雙象目鏡頭主要用于測(cè)量孔間距、線段長(zhǎng)度以及對(duì)稱圖形之間的距離，其優(yōu)點(diǎn)是使用簡(jiǎn)便，易于掌握。 圖中 6是機(jī)身，在它的床面上鑲有刻線尺 7和分劃板 14。因此臥式測(cè)長(zhǎng)儀在測(cè)試工作中有著廣泛的用途。 量程在 500mm以上的儀器體形較大，稱為測(cè)長(zhǎng)機(jī) 。若反射鏡與光軸不垂直而偏轉(zhuǎn)一個(gè) a角，根據(jù)反射定律則反射光束與入射光束間的夾角為 2 a 。 3μm)僅為示值范圍的 177。精密螺旋副的螺距為 ， 由于測(cè)微螺桿的精度受到制造工藝的限制，其移動(dòng)量通常為 25 mm。 游標(biāo)量具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量范圍大以及用途廣、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 ?量塊按 制造精度 分為 0、 4級(jí) ，其中 0級(jí)精度最高， ?按 檢定精度 分為 6等 ，其中 1等精度最高。在 1983年第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上正式通過(guò)米的新定義如下： “ 米是光在真空中 1／ 299792458秒的時(shí) 間內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離。 ? 量塊按等使用時(shí)，用其中心長(zhǎng)度的 實(shí)測(cè)尺寸 ，因此測(cè)量結(jié)果中包含了實(shí)測(cè)尺寸對(duì)其真實(shí)尺寸的偏差，即中心長(zhǎng)度的 測(cè)量誤差 。 尺身刻線間距每小格為 l mm，在游標(biāo)長(zhǎng)度 49mm內(nèi)刻 50格，即游標(biāo)上的每一刻線間距為 ，也就是游標(biāo)與尺身的刻線間距差為 。 表類量具 此類量具的主要原理是將測(cè)量桿微小直線位移通過(guò)適當(dāng)?shù)姆糯髾C(jī)構(gòu)放大后而轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?，最后由指針?