Метрология в нанотехнологиях (1027620), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Сделанные Х1БТ выводы о состоянии и потребности системы измерений в значительной степени справедливы и для европейских стран и России. Таким образом, обеспечение единства измерений в нанотехнологиях: ао-лервых — это эталоны физических величин и эталонные установки, а также стандартные образцы состава, структуры и свойств для обеспечения передачи размера единиц физических величин в нанодиапазоне; во-вторых, это аттестованные или стандартизованные методики измерений физико-химических параметров и свойств обьектов нанотехнологий, а также методики калибровки (поверки) самих средств измерений, применяемых в нанотехнологиях; в-третьих, это метрологическое сопровождение самих технологических процессов производства материалов, структур, объектов и иной продукции нанотехнологий.
В последние годы, в связи с осознанием стратегических и экономических преимуществ использования нанотехнологий в промышленности, в наиболее развитых странах, наряду с программами развития нанотехнологий, выполняются программы работ по метрологическому обеспечению измерений в этой отрасли, Так, например, в Национальном бюро стандартов и технологий Х1$Т (США) осуществляется проект под названием «Нано- метрическая программа по материаловедению» 170), В рамках этой программы проводятся исследования по разработке измерительных технологий, проводятся сличения, осуществляется стандартизация и тестируются методы калибровки. Для обеспечения особых условий окружающей среды на территории Х18Т в Гейтерсберге завершено строительство специальной модернизированной измерительной лаборатории.
В РТВ (Германия) проблемы нанометрологии возложены на отделение точного машиностроения. Ведутся работы по разработке сканирующих количественных микроскопических датчиков, необходимых для решения размерных и иных измерительных задач с неопределенностями до субнанометрических значений. В Национальной физической лаборатории ХР1. (Великобритания) проблемами нанометрологии занимается отделение размерной и оптической метрологии, Для обеспечения высокоточной калибровки датчиков перемещения в субнанометровом диапазоне в ХР1, разработан комбинированный оптико-рентгеновский интерферометр. Национальное Бюро метрологии и Национальная испытательная лаборатория Франции ведет разрабопсу эталонного средства измерений, способного измерять длины трехмерных объектов с нанометровыми неопределенностями.
Реализация этого проекта позволит в ближайшие годы удовлетворить имеющиеся потребности в метрологическом обеспечении нанотехнологий. Для координации работ европейских метрологических институтов и для удовлетворения потребностей промышленности в ЕВРОМЕТ разработан проект под названием «Инициатива ЕВРОМЕТ по нанометрологии», В России создан определенный научно-технический задел в области метрологического обеспечения нанотехнологий: разрабатываются и поставляются на внутренний и внешний рынки ряд измерительных атомно-силовых микроскопов [159].
Для калибровки измерительных атомносиловых (АСМ) и растровых электронных микроскопов (РЭМ), являющихся одними из основных инструментов в нанотехнологиях, разработаны эталоны сравнения — линейные меры, позволяющие существенно повысить точность и достоверность измерения наноперемещений и геометрических параметров наноразмерных объектов. Разработаны соответствующие методики калибровки и поверки АСМ и РЭМ, которые нашли отражение в пяти стандартах.
Разрабатываются эталонные спектрорадиометрические комплексы для контроля параметров процессов нанофотолитографии с использованием синхротронного излучения на накопительном кольце «Сибирь». В области метрологического обеспечения наноиндустрии точные, достоверные и прослеживаемые измерения являются основой обеспечения успешного и безопасного развития нанотехнологий, а также доказательной базой для оценки и подтверждения соответствия продукции наноиндустрии 118, 19), Предметом измерений в сфере наноиндустрии являются геометрические параметры, структура, состав и физико-химические свойства нанообьектов.
Пути развития и эффективность системы обеспечения единства измерений параметров нанообьектов зависят от того, насколько эффективно работает механизм постоянного изучения измерительных задач, а также проводится анализ измерительных и калибровочных потребностей в сфере нанотехнологий, сопоставления их с имеющимися калибровочными возможностями, выработки обоснованных требований к эталонной базе, системе эталонных мер, необходимости разработки новых методик выполнения измерений, испытаний, поверки и калибровки средств измерений.
Значительный объем работ предстоит выполнить в области создания эталонных мер и тест-объектов, а также системы изготовления и аттестации стандартных образцов состава и свойств наноматериалов, роль которых в последнее время неизмеримо возрастает. Крайне важно также отработать систему своевременной разработки, аттестации и внедрения гармонизированных унифицированных методик выполнения измерений, поверки, калибровки и испытаний высокоточных средств измерений, чтобы они не становились «метрологическими барьерами» на пути внедрения инновационных технологий в сфере наноиндустрии.
150 151 Основные проблемы системы обеспечения единства измерений в наноиндустрии: — не определены приоритетные направления развития нано- технологий и нанопродукции„что в свою очередь не позволяет сформулировать приоритетные измерительные задачи и решить, какие эталоны после их модернизации можно использовать в сфере нанотехнологий, а какие необходимо создавать заново; — отсутствуют четкие и систематизированные требования к точности и динамическим диапазонам средств измерений в нанометрологии; — необходимость во многих практических случаях совмещать измерительные и технологические процессы и, как следствие, объединять и измерительное и технологическое оборудование в единый технологический комплекс; — высокая стоимость импортного контрольно-измерительного оборудования, ограниченная номенклатура отечественного оборудования и слабая оснащенность лабораторий и технологических участков предприятий и организаций, занятых в сфере нанотехнологий; — недостаточное количество аттестованных методик выполнения измерений, а также методик поверки, калибровки и испытаний средств измерений, соответствующих международным требованиям в сфере нанотехнологий, Пути развития национальной системы измерений и эффективность ее функционирования будут зависеть от того, насколько эффективно будет работать механизм постоянного изучения измерительных задач, а также анализа измерительных и калибровочных потребностей в сфере нанотехнологий, сопоставления их с имеющимися калибровочными возможностями, выработки обоснованных требований к эталонной базе, системе эталонных мер и стандартных образцов и разработки новых методов выполнения измерений, испытаний, поверки и калибровки средств измерений.
Учитывая особую сложность и специфичность процессов измерений в наноиндустрии, необходимо осуществить поиск, исследование и внедрение новых физических явлений, технологий и принципов, способных обеспечить научный прорыв при создании эталонов нового поколения для ключевых направлений научно-технического прогресса.
В России уже сделаны определенные шаги в этом направлении. Принята «Стратегия обеспечения единства измерений в России на 2003-2010 годы и до 2015 года». Согласно ей, индустрия наносистем и материалов является приоритетной отраслью экономики и ее метрологическое обеспечение должно носить опережающий характер. Как указано в Стратегии, программой «Эталоны России» в первоочередном порядке запланировано создание новых и совершенствование существующих государственных первичных эталонов в составе эталонных комплексов. Будут усовершенствованы государственные эталоны времени и частоты, единицы длины, единицы плоского угла, единицы теплопроводности и температурного коэффициента линейного расширения твердых тел (с расширением температурного диапазона измерений от 1800 до 3000 К).
Для обеспечения линейных измерений в нанометровом диапазоне утверждена программа «Создание эталонов единицы длины нового поколения в диапазоне 10 ' 10 4 м на 2007 — 2009 годы». Выполнение программы позволит: — обеспечить единство измерений, повысить точность и расширить диапазон линейных измерений в нанометрологии; — обеспечить современные технологии наноиндустрии методами и средствами прецизионных измерений поверхности твердотельных наноструктур; — обеспечить новым поколением мер малой длины и государственных стандартных образцов состава и свойств поверхности твердых тел на атомном и молекулярном уровнях; — обеспечить органы государственной метрологической службы исходными эталонами единицы длины нового поколения в области трехмерных измерений параметров наноструктур и нанообъекгов.
Совершенствованию подлежит также ряд государственных эталонов единиц ионизирующих излучений, единиц параметров радиочастотного электромагнитного поля, волнового сопротив- 152 153 Глава 4 !55 ления в коаксиальных волноводах, комплексной диэлектрической проницаемости. Будут созданы комплексы физико-химических эталонов в области мониторинга окружающей среды, безопасности пищевых продуктов, лабораторной медицины, нефтегазовых и химических технологий, а также комплекс взаимосвязанных единиц базовых электромагнитных величин на основе реализации квантовых эффектов Холла и Джозефсона и применения квантовых атомных магниторезонансных преобразователей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
