【正文】 。由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體，也可以觀察非導(dǎo)體，從而彌補了 STM的不足。從這里我們可以看出，原子力顯微鏡設(shè)計的高明之處在于利用微懸臂間接地感受和放大原子之間的作用力，從而達(dá)到檢測的目的。 1990年， IBM公司的科學(xué)家展示了一項令世人瞠目結(jié)舌的成果，他們在金屬鎳表面用 35個惰性氣體氙原子組成 “ IBM”三個英文字母。當(dāng)控制壓電陶瓷使探針在樣品表面掃描時，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，并把信號送入計算機進行處理，就可以得到樣品表面高分辨率的形貌圖像。從上式可以看出，Ｉ與ｄ成指數(shù)關(guān)系，即隧道電流Ｉ對樣品的微觀表面起伏特別敏感， 當(dāng)ｄ減?。?.1ｎｍ時，Ｉ將增加一個量級。 掃描隧道顯微鏡（ STM)的基本原理是利用量子力學(xué)中的 隧道效應(yīng) ，在樣品與探針之間加一定的電壓，當(dāng)樣品與針尖距離非常接近時，樣品和針尖之間將產(chǎn)生隧道電流Ｉ ∝ Ｖ 羅雷爾 (Heinrich Rohrer)博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器 —— 掃描隧道顯微鏡（ Scanning Tunneling Microscope,以下簡稱 STM）。 表面粗糙度的高度 評定參數(shù) ： 輪廓算術(shù)平均偏差 : 1( ) /naiiR y n?? ?微觀不平度十點高度 ： 5511( ) / 5z p i v iiiR y y??????輪廓最大高度 ： m a x m a xy p vR y y??表面粗糙度的評定方法 納米測量技術(shù) 1982年， IBM公司蘇黎世實驗室的葛 這類電感傳感器的特點是輸出信號只和觸針位移有關(guān)，亦稱位移靈敏傳感器，它可以把輪廓圖形逐點描繪出來，所以一般帶有記錄器。（導(dǎo)頭有機械濾波的作用）。 傳感器殼體通過連接桿 4與驅(qū)動器相連接，在觸針 3附近的傳感器殼體上裝有一個圓弧形導(dǎo)頭 1，這導(dǎo)頭支承在被測表面 5上，并和觸針一起在試件表面上滑行。 表面粗糙度的測量基準(zhǔn)線原則上要求與被測表面的理想形狀一致，但在實際測量中難以實現(xiàn)。 1. 接觸式輪廓儀（觸針式輪廓儀） 針描法是一種接觸式測量方法。 圓度誤差定義 ： 圓度誤差指包容同一正截面實際輪廓且半徑差為最小的兩同心圓的距離 fm m a x m inmf R R?? 圓度誤差的評定方法 最小包容區(qū)域法最小，最小二乘法稍大 圓度儀測量法 表面粗糙度測量 表面粗糙度測量是一種微觀幾何形狀誤差。 形位誤差測量是將被測要素和理想要素進行比較，從而用數(shù)值描述實際要素與理想要素形狀或位置上的差異。夏普公司制造 測量范圍 : 650 1000 650 測量精度 : +L/355(ISO 103602)。 CMM 不管任何復(fù)雜的幾何表面和幾何形狀，只要測量機的側(cè)頭能夠瞄準(zhǔn)到的地方（接觸與非接觸法），就刻通過坐標(biāo)機的測量系統(tǒng)得到各點的坐標(biāo)值，經(jīng)計算機算出它們的幾何尺寸和相對位臵，并完成數(shù)據(jù)處理，因此用三坐標(biāo)測量機具有較大的萬能性。 該機通過三個坐標(biāo)軸在三個空間方向自由移動，測頭在測量范圍內(nèi)可以到達(dá)任意一個測點，三個軸的測量系統(tǒng)可以測出測點在 x， y， z三個方向上的精確坐標(biāo)位臵。 實現(xiàn)測量的關(guān)鍵是建立被測參量和采樣點在測量機坐標(biāo)系中的坐標(biāo)關(guān)系模型。包括采樣讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理兩個步驟。這種裝置在測量前應(yīng)在平板上進行調(diào)螫指示表的零位，即兩個滾柱與平板表面接觸，而在指示表的量桿下端，墊以適當(dāng)?shù)膲K規(guī)。在裝置基體 1的中央放著指示表 4；兩側(cè)裝有帶滾柱 3的支桿 2。因而經(jīng)比較器比較后，可由顯示器顯示其直徑的變化量或絕對值。a (即 ?d)，此時 ?角很小，故可取 : si n ta nsi n 22si n /kkkkSla k ka a S l kkladSS k SladSSk????????????????????由于衍射條紋的條件是：故：于是可得：或者由于 ，可得式中：為條紋間距； 為衍射條紋級數(shù)。于衍射場 P處即可獲得一組明暗相間的衍射條紋，只要測得衍射條紋距屏幕中心的距離 Sk，便可求得細(xì)絲直徑。為此，如圖所示，設(shè)被測細(xì)絲為 ? d，相當(dāng)于狹縫。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，衍射級次也更高 (即能見到的衍射條紋致目多 )。圖為衍射條紋的光強分布圖。 式中 K＝ 1， 2…正整數(shù)。近年來由于激光技術(shù)的發(fā)展，為測量細(xì)絲直徑提供了新的測量原理和方法。 微小尺寸測量 一、 用激光衍射法測量金屬細(xì)絲直徑 一般的鋼絲直徑常用電感測微儀以接觸法進行測量，這種方法受測量力的影響很大，即使在測量力較小的情況下，其相對測量誤差也是較大的，而且容易引起細(xì)絲的彎曲變形。 ?微小尺寸的間接測量 ?大直徑的間接測量 ?坐標(biāo)測量法 隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)品的小型化或微型化越來越成為一個重要的分支，因而微小尺寸的測量越來越多：如細(xì)絲、小孔、鍍層厚度、集成電路中的氧化層厚度、各元件間的微小距離、計算機中磁頭與磁盤間的微小間隙等等；而且精度要求也越來越高，如超大規(guī)模集成電路中要求位置的測量精度為。 直接測量法： 將被測量直接和標(biāo)準(zhǔn)量進行比較。用于相對測量的儀器多稱作測微儀或比較儀，一般具有 放大倍數(shù)大 ， 示值范圍較小 、 測量精度高、零位可調(diào) 的特點。 相對測量法 ：儀器示值為被測量相對于某一定值標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。 差動式電感傳感器 總結(jié)： 絕對測量法 ：儀器示值為被測量的絕對值，常以刻度尺、光柵尺等作為測量基準(zhǔn)，一般具有 絕對零位，示值范圍較大 。當(dāng)測桿移動時，其中一個線圈的電感量增大，而另一個線圈的電感量則以同樣的數(shù)值減小。當(dāng)被測工件尺寸發(fā)生變化時，則測桿將上升或下降的此時導(dǎo)磁體的截面積 S也發(fā)生改變故而引起電感量的變化。 電感量除與氣隙 a有關(guān)外，還與通磁氣隙的面積 S有關(guān)，其關(guān)系式為 從上式可知，電感量與導(dǎo)磁體的截面積成正比。 一般原始?xì)庀? ?約為 0． l～ 0． 5 mm。此種傳感器的靈敏度高，但其缺點是電感量的變化與位移量的變化呈非線性關(guān)系，因此誤差較大。鐵心與銜鐵之間有一個厚度為 ?的空氣隙，儀器的測桿與銜鐵 3連接在一起。 電感測量的基本原理如圖所示。電感式又分為氣隙式、截面式和螺管式三種。由于電動量儀靈敏度和精度很高，測量裝置和顯示裝置可以分離，所以有利于進行遠(yuǎn)距離測量和實現(xiàn)測量自動化。近年來，顯示裝置已發(fā)展到采用專用電子計算機或數(shù)字顯示裝置等，可以直接處理測量數(shù)