精密测量技术一、背景研究随着社会的发展，普通机械加工的加工误差从过去的 mm 级向“m 级发展，精密加工则从 10p,m 级向炉级发展，超精密加工正在向 nm 级工艺发展。由此，制造业对精密测量仪器的需求越来越广泛，同时误差要求也越来越高。精密测量是精密加工中的重要组成部分，精密加工的误差要依靠测量准确度来保证。目前，对于测量误差已经由“m 级向 nm 级提升，而且这种趋势一年比一年迅猛⑴。二、概述现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科，它和精密超精密加工技术相辅相成，为精密超精密加工提供了评价和检测手段；精密超精密加工水平的提高又为精密测量提供了有力的仪器保障。现代测量技术涉及广泛的学科领域，它的发展需要众多相关学科的支持，在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势，作为下世纪的重点发展目标，各国在微/纳米测量技术领域开展了广泛的应用研究[1]。三、测量技术及应用特点扫描探针显微镜1981 年美国 IBM 公司研制成功的扫描隧道显微镜(STM),将人们带到了微观世界。STM 具有极高的空间分辨率(平行和垂直于表面的分辨率分别达到和，即可分辨出单个原子),广泛应用于表面科学、材料科学和生命科学等研究领域,在一定程度上推动了纳米技术的产生和发展。与此同时，基于 STM 相似原理与结构,相继产生了一系列利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面纳米尺度上表现出来性质的扫描探针显微镜(SPM),用来获取通过 STM 无法获取的有关表面结构和性质的各种信息,成为人类认识微观世界的有力工具。下面介绍几种具有代表性的扫描探针显微镜。(1) 原子力显微镜(AFM):AFM 利用微探针在样品表面划过时带动高敏感性的微悬臂梁随表面起伏而上下运动,通过光学方法或隧道电流检测出微悬臂梁的位移,实现探针尖端原子与表面原子间排斥力检测,从而得到表面形貌信息。利用类似 AFM 的工作原理，检测被测表面特性对受迫振动力敏元件产生的影响，在探针与表面 10〜100nm 距离范围,可探测到样品表面存在的静电力、磁力、范德华力等作用力，相继开发磁力显微镜、静电力显微镜、摩擦力显微镜等，统称为扫描力显微镜。(2) 光子扫描隧道显微镜(PSTM):PSTM 的原理和工作方式与 STM 相似，后者利用电子隧道效应，而前者利用光子隧道效应探测样品表面附近被全内反射所激起的瞬衰场，其强度随距界面的距离成函数关系，获...
