При внешнем осмотре микроскопа должно быть установлено:
соответствие комплекта поставки микроскопа данным, приведенным в паспорте (формуляре);
отсутствие механических повреждений всех составных частей микроскопа;
отсутствие механических повреждений соединительных кабелей и сетевых разъемов;
наличие маркировки на микроскопе и ее соответствие данным, приведенным в паспорте (формуляре).
Опробование
Рельефную меру устанавливают на рабочий стол микроскопа, подлежащего поверке.
Зонд микроскопа устанавливают над поверхностью рельефной меры так, чтобы выступ, указанный в паспорте (формуляре) на эту меру в качестве исследуемого элемента, находился в пределах области сканирования.
При выполнении операции рекомендуется использовать вспомогательный оптический микроскоп.
В соответствии с инструкцией по эксплуатации микроскопа проводят операции, необходимые для приведения его в рабочее состояние (на мониторе микроскопа должен появиться информативный сигнал).
Настраивают устройство регистрации видеоизображения таким образом, чтобы число пикселей в направлении сканирования было достаточным для того, чтобы можно было пренебречь значением неопределенности, обусловленным квантованием видеосигнала. Это достигается выбором соответствующих размеров видеоизображения в пикселях и выбором соответствующей настройки увеличения микроскопа. Выбор увеличения осуществляют таким образом, чтобы видеопрофиль элемента, изображенного на рисунке 1, имел вид, приведенный на рисунке 2. При этом:
ширина нижнего основания видеопрофиля Вр должна быть не менее 0,4 общей длины видеопрофиля;
проекция наклонной стенки видеопрофиля Ar и высота выступа по видеопрофилю /-/должны быть не менее 200 пикселей.
После завершения операции настройки устройства регистрации видеоизображения определяют значение в пикселях общей длины видеопрофиля в направлении сканирования. Это значение общей длины указывают в протоколе поверки.
Определение метрологических характеристик
В соответствии с инструкцией по эксплуатации микроскопа выполняют сканирование исследуемого элемента рельефной меры и записывают видеоизображение.
Видеопрофиль, приведенный на рисунке 2, соответствует элементу рельефа, изображенному на рисунке 1.
Значения параметров, указанных на рисунке 2, определяют экспериментально путем обработки полученного видеопрофиля.
При сканировании исследуемого элемента рельефной меры необходимо, чтобы наклон зонда микроскопа (если имеется) был расположен в плоскости, перпендикулярной к направлению перемещения зонда
.Рисунок 2 — Видеопрофиль (направление сканирования слева — направо)
Наклон зонда должен быть не более 20°. При соблюдении дополнительного условия ортогональности вертикального перемещения зонда, регистрируемая кривая будет симметричной и AL= AR.
Примечание — Если значения А{_ и Ar не равны, то это указывает на неортогональность вертикального перемещения зонда и необходимость определения значения отклонения Z-сканера поверяемого микроскопа по 9.4.
Оформление протокола поверки
Результаты измерений параметров рельефной меры, приведенных на рисунке 2, оформляют в виде протокола. В протокол также записывают значение общей длины видеопрофиля, определенное по 8.2.5. Форма протокола — произвольная.
Протокол с результатами измерений должен храниться как минимум до следующей поверки микроскопа.
Обработка результатов измерений
Вычисление масштабного коэффициента видеоизображения микроскопа
Масштабный коэффициент видеоизображения микроскопа тх, нм/пиксель, вдоль направления сканирования вычисляют по формуле
(2)
где а — значение проекции наклонной стенки выступа, приведенное в паспорте (формуляре) на рельефную меру, нм;
Дя — значение проекции наклонной стенки рельефной меры, измеренное по видеопрофилю, пиксель.
Примечание — При вычислении масштабного коэффициента видеоизображения используют значение проекции наклонной стенки Ar, соответствующее движению сканера от вершины выступа к дну канавки. Это значение при выполнении условия по 8.3.2 не зависит от угла наклона зонда микроскопа.
Вычисление эффективного радиуса острия зонда микроскопа
Эффективный радиус острия зонда микроскопа г, нм, вычисляют по формуле
г= 0,966(тхВр- Ьр), (3)
где тх— масштабный коэффициент видеоизображения микроскопа, вычисленный по 9.1, нм/пиксель;
Вр— ширина нижнего основания, измеренная по видеопрофилю, пиксель;
Ьр— ширина нижнего основания выступа, приведенная в паспорте (формуляре) на рельефную меру, нм.
Вычисление цены деления вертикальной шкалы микроскопа
Цену деления вертикальной шкалы микроскопа mz, нм/пиксель, вычисляют по формуле
где h — высота выступа, приведенная в паспорте (формуляре) на рельефную меру, нм; Н — высота выступа рельефной меры, измеренная по видеопрофилю, пиксель.Вычисление относительного отклонения Z-сканера микроскопа от ортогональности
Если значение AL не равно AR в пределахзаданной точности измерений, то относительное отклонение Z-сканера микроскопа от ортогональности по отношению к направлению сканирования Zx (безразмерная величина) вычисляют по формуле
™
(5)
х(4~А?)где тх— масштабный коэффициент видеоизображения микроскопа, вычисленный по 9.1, нм/пиксель;
AlAr— проекции наклонных стенок рельефной меры в направлении слева направо, пиксели;
Н — высота выступа рельефной меры, измеренная по видеопрофилю, пиксель;
mz— цена деления вертикальной шкалы микроскопа, вычисленная по 9.3, нм/пиксель.
Погрешности измерений
Погрешности измерений метрологических характеристик микроскопа, вычисленных по формулам (2) — (5), составляют:
для тх и mz— абсолютные погрешности измерений — не более ± 0,02 нм/пиксель;
для zxn г— относительные погрешности измерений — не более ± 6 %.
Оформление результатов поверки
Результаты поверки оформляют в виде свидетельства установленной формы, внесением соответствующей записи в паспорт (формуляр) микроскопа и удостоверяют оттиском поверительного клейма, наносимого на микроскоп.
На оборотной стороне свидетельства о поверке и в паспорте (формуляре) микроскопа должны быть приведены:
значение общей длины видеопрофиля, определенное по 8.2.5;
значения масштабного коэффициента видеоизображения микроскопа тх, цены деления вертикальной шкалы микроскопа mz, значения относительного отклонения Z-сканера микроскопа от ортогональности по отношению к направлению сканирования Zx и значение эффективного радиуса острия зонда г.
Для перечисленных метрологических характеристик микроскопа необходимо также указать значения погрешностей измерений, приведенные в подразделе 9.5 настоящего стандарта.УДК 531.711.7.089:006.354 МКС 17.040.01 Т88.1
Ключевые слова: длина, рельефные меры нанометрового диапазона, сканирующие зондовые атомно-силовые микроскопы, методика поверки
Редактор Т.А. Леонова
Технический редактор Н.С. Гоишанова
Корректор Е.Д. Дульнева
Компьютерная верстка И.А. Налейкиной
С
Гарнитура Ариал.
дано в набор 11.05.2010. Подписано в печать 10.06.2010. Формат 60x84%. Бумага офсетная.Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,40. Уч.-изд. л. 0,90. Тираж 109 экз. Зак. 476.
ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 123995 Москва, Гранатный пер., 4.
www.gostinfo.ru [email protected]
Набрано во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» на ПЭВМ
Отпечатано в филиале ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» — тип. «Московский печатник», 105062 Москва, Лялин пер., 6.