纳米标准器制造技术

本实用新型专利技术涉及测量器具中的一种纳米标准器。它包括圆形基底，在圆形基底上表面中心位置刻有十字线，在由十字线分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度，在标准刻度的外围刻有定位圆环，在对应定位圆环的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线和垂直双定位线，水平双定位线和垂直双定位线中分别刻有数字标记。本纳米标准器分辨率高，保证每个刻度周期线距的均匀性和一致性，选用石英Cr膜材料作为圆形基底材料，其膨胀系数低、性能稳定；本标准器设计独特，将横线、竖线、点阵和圆环形状的标准刻度于一体，可以满足不同形状样品的比对测量需求；为了便于寻找，还设计了定位标志，易于跟踪定位观察，从而解决了纳米尺度更准确的测量问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量器具，特别涉及一种适用于测量纳米尺度的纳米标准器。
技术介绍
随着纳米科技飞速发展，用于测量纳米尺度的高分辨率测量器具一直是人们所关注的课题。经研究分析发现对纳米尺度的测量，其影响因素很多，为了更准确的测量纳米尺度，需要有一个更接近于样品尺度的标准物质-纳米标准器。为了使纳米标准器刻度精确，对其材质要求很高，为此，选择纳米标准器材质及设计纳米标准器刻度最小周期间距，是设计和加工纳米标准器急于解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术状况和存在的问题，本技术研制一种纳米标准器。本标准器经过对多种基底材料进行筛选，确定选用石英Cr膜材料，并采用聚焦离子束技术在膨胀系数小、材料稳定的石英Cr膜材料表面直接刻蚀，精确实现了刻度<100纳米。为了提高适用性和可操作性，设计了横线、竖线、点阵及圆环四种刻线形状，每一个图案占一个象限，每个图案10 20个刻线周期；为了便于寻找，刻蚀了定位标志，易于跟踪定位观察。本技术采取的技术方案是一种纳米标准器，其特征在于包括圆形基底，在圆形基底上表面中心位置刻有十字线，在由十字线分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度，在标准刻度的外围刻有定位圆环，在对应定位圆环的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线和垂直双定位线，在水平双定位线和垂直双定位线中分别刻有数字标记。本技术所产生的有益效果是本标准器分辨率高，具有78纳米的标准周期线距，远小于目前公认的SlOOO标准器的线距1000纳米(1微米)，是真正意义上的纳米级标准器；并且保证每个刻度周期线距的均勻性和一致性，可使得最小线距整数倍的距离都可以作为标准长度来比对；选用石英Cr膜材料作为基底材料，其膨胀系数低、性能稳定，表面Cr膜保证了良好的导电性和边缘锐度；本标准器设计独特，将横线、竖线、点阵和圆环形状的标准刻度于一体，可以满足不同形状样品的比对测量需求，从而解决了纳米尺度更准确的测量问题。附图说明图1是本技术结构示意图。图2是图1中定位圆环和标准刻度的局部放大图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明参照图1和图2，纳米标准器包括圆形基底1，在圆形基底1上表面圆中心位置刻有十字线2，在由十字线2分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度3，在标准刻度3的外围刻有定位圆环4，在对应定位圆环4的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线5和垂直双定位线6，在水平双定位线5和垂直双定位线6中分别刻有数字标记。即水平双定位线5中刻有2、4、6、8数字，垂直双定位线6中刻有1、3、5、7、9数字。不同图案的标准刻度3包括横线标准刻度3-1(水平光栅结构)、竖线标准刻度3-2(垂直光栅结构)、点阵标准刻度3-3 (圆孔结构)和圆环标准刻度3-4 (同心环结构)，且分别分布在每个象限中。圆形基底1采用表面镀有Cr膜的石英材料制成，Cr膜厚度约50nm，圆形基底的直径为25mm，厚度为0. 1mm。横线标准刻度3_1、竖线标准刻度3_2、点阵标准刻度3_3和圆环标准刻度3-4的刻线周期为10 20个，其中横线标准刻度3-1和竖线标准刻度3-2最小周期间距为78纳米，点阵标准刻度3-3最小周期间距为100纳米，圆环标准刻度3-4最小周期间距为92纳米。为了便于对纳米标准器进行定位，采用逐级定位方法来实现。宏观大尺寸(肉眼可辨)定位结构由光刻技术完成，由数字和圆形基底组成；微型定位结构在宏观圆形基底中心加工，采用FIB直写技术来完成，由50 μ m外径的定位圆环4和10 μ m十字线2组成，不同图案的标准刻度分布在定位圆环4和十字线2分成的四个象限中。在扫描电镜下，通过水平双定位线5以及垂直双定位线6可以轻松定位到其中心的定位圆环4。若提高放大倍率，可以定位到中心十字线2。根据不同的试验样品需要来选择标准刻度3。例如，试验样品需要测量横向纳米级尺度，宜选择横线标准刻度3-1，试验样品需要测量纵向纳米级尺度，宜选择竖线标准刻度3-2，试验样品需要测量任意方向纳米级尺度，宜选择点阵标准刻度3-3，如果测量圆形样品，宜选择圆环标准刻度3-4。权利要求1.一种纳米标准器，其特征在于包括圆形基底(1)，在圆形基底(1)上表面中心位置刻有十字线(2)，在由十字线(2)分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度(3)，在标准刻度(3)的外围刻有定位圆环(4)，在对应定位圆环(4)的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线(5 )和垂直双定位线(6 )，在水平双定位线(5 )和垂直双定位线(6 )中分别刻有数字标记。2.如权利要求1所述的纳米标准器，其特征在于所述不同图案的标准刻度(3)包括横线标准刻度(3-1)、竖线标准刻度(3-2)、点阵标准刻度(3-3)和圆环标准刻度(3-4)，且分别分布在每个象限中。3.如权利要求1所述的纳米标准器，其特征在于所述圆形基底(1)采用表面镀有Cr膜的石英材料制成。4.如权利要求2所述的纳米标准器，其特征在于所述横线标准刻度(3-1)、竖线标准刻度(3-2)、点阵标准刻度(3-3)和圆环标准刻度(3-4)的刻线周期为10 20个，其中横线标准刻度(3-1)和竖线标准刻度(3-2)最小周期间距为78纳米、点阵标准刻度(3-3)最小周期间距为100纳米，圆环标准刻度(3-4)最小周期间距为92纳米。专利摘要本技术涉及测量器具中的一种纳米标准器。它包括圆形基底，在圆形基底上表面中心位置刻有十字线，在由十字线分成的四个象限中分别刻有不同图案的标准刻度，在标准刻度的外围刻有定位圆环，在对应定位圆环的上、下、左和右方向分别刻有水平双定位线和垂直双定位线，水平双定位线和垂直双定位线中分别刻有数字标记。本纳米标准器分辨率高，保证每个刻度周期线距的均匀性和一致性，选用石英Cr膜材料作为圆形基底材料，其膨胀系数低、性能稳定；本标准器设计独特，将横线、竖线、点阵和圆环形状的标准刻度于一体，可以满足不同形状样品的比对测量需求；为了便于寻找，还设计了定位标志，易于跟踪定位观察，从而解决了纳米尺度更准确的测量问题。文档编号G01B5/00GK202329466SQ20112046040公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日专利技术者傅志强, 刘锡贝, 朱锦波, 贺翠翠, 赵江勇, 郭俊诚 申请人:天津出入境检验检疫局化矿金属材料检测中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅志强，贺翠翠，郭俊诚，赵江勇，朱锦波，刘锡贝，
申请(专利权)人：天津出入境检验检疫局化矿金属材料检测中心，
类型：实用新型
国别省市：