ГОСТ Р 8.644-2008 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Меры рельефные нанометрового диапазона с трапецеидальным профилем элементов. Методика калибровки.

   

ГОСТ Р 8.644-2008

 

Группа Т88.1

 

      

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Государственная система обеспечения единства измерений

 

 МЕРЫ РЕЛЬЕФНЫЕ НАНОМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С ТРАПЕЦЕИДАЛЬНЫМ ПРОФИЛЕМ ЭЛЕМЕНТОВ

 

 Методика калибровки

 

 State system for ensuring the uniformity of measurements. Nanometer range relief measures with trapezoidal profile of elements. Methods for calibration

ОКС 17.040.01

Дата введения 2009-06-01

 

      

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

 

Сведения о стандарте

 

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума", Федеральным государственным учреждением "Российский научный центр "Курчатовский институт" и Государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"

 

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 441 "Нанотехнологии и наноматериалы"

 

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 августа 2008 г. N 186-ст

 

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

 

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на рельефные меры нанометрового диапазона с трапецеидальным профилем элементов (далее - рельефные меры), линейные размеры и материал для изготовления которых соответствуют требованиям ГОСТ Р 8.628. Рельефные меры применяют для измерения линейных размеров в диапазоне от 10
до 10
м.
 

Настоящий стандарт устанавливает методику калибровки рельефных мер.

 

 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

 

ГОСТ Р 8.628-2007 Государственная система обеспечения единства измерений. Меры рельефные нанометрового диапазона из монокристаллического кремния. Требования к геометрическим формам, линейным размерам и выбору материала для изготовления

 

ГОСТ Р ИСО 14644-2-2001 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 2. Требования к контролю и мониторингу для подтверждения постоянного соответствия ГОСТ Р ИСО 14644-1*

______________

* ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000 отменен; с 1 апреля 2004 г. действует ГОСТ ИСО 14644-1-2002.

 

ГОСТ Р ИСО 14644-5-2005 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 5. Эксплуатация

 

ГОСТ 12.1.040-83 Система стандартов безопасности труда. Лазерная безопасность. Общие положения

 

ГОСТ 12.2.061-81 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам

 

ГОСТ ИСО 14644-1-2002 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха

 

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

 

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по РМГ 29 [1], а также следующие термины с соответствующими определениями.

 

3.1 рельеф поверхности твердого тела (рельеф поверхности): Поверхность твердого тела, отклонения которой от идеальной плоскости обусловлены естественными причинами или специальной обработкой.

 

3.2 элемент рельефа поверхности (элемент рельефа): Пространственно локализованная часть рельефа поверхности.

 

3.3 элемент рельефа в форме выступа (выступ): Элемент рельефа, расположенный выше прилегающих к нему областей.

 

3.4 геометрическая форма элемента рельефа: Геометрическая фигура, наиболее адекватно аппроксимирующая форму минимального по площади сечения элемента рельефа.

 

Пример - Трапецеидальный выступ, представляющий собой элемент рельефа поверхности, геометрическая форма минимального по площади сечения которого наиболее адекватно аппроксимируется трапецией.

 

3.5 мера физической величины (мера величины): Средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью [1].

 

3.6 рельефная мера: Средство измерений длины, представляющее собой твердый объект, линейные размеры элементов рельефа которого установлены с необходимой точностью.

 

Примечание - Рельефная мера может быть изготовлена с помощью средств микро- и нанотехнологии или представляет собой специально обработанный объект естественного происхождения.

 

3.7
рельефная мера нанометрового диапазона:
Мера, содержащая элементы рельефа, линейный размер хотя бы одного из которых менее 10
м.
 

3.8 рельефная мера нанометрового диапазона с трапецеидальным профилем элементов (рельефная мера): Рельефная мера нанометрового диапазона, геометрическая форма элементов рельефа которой представляет собой трапецию.

 

3.9 пиксель: Наименьший дискретный элемент изображения, получаемый в результате математической обработки информативного сигнала.

 

3.10 сканирование элемента исследуемого объекта (сканирование): Перемещение зонда микроскопа над выбранным элементом рельефа поверхности исследуемого объекта (или перемещение исследуемого объекта под зондом) с одновременной регистрацией информативного сигнала.

 

3.11
изображение на экране монитора микроскопа (видеоизображение):
Изображение на экране монитора микроскопа в виде матрицы из
строк по
пикселей в каждой, яркость которых прямо пропорциональна значению сигнала соответствующей точки матрицы.
 

Примечание - Яркость пикселя определяется силой света, излучаемой им в направлении глаза наблюдателя.

 

3.12 видеопрофиль информативного сигнала (видеопрофиль): Графическая зависимость значения информативного сигнала, поступающего с детектора микроскопа, от номера пикселя в данной строке видеоизображения.

 

3.13 масштабный коэффициент видеоизображения микроскопа (масштабный коэффициент): Отношение длины исследуемого элемента на объекте измерений к числу пикселей этого элемента на видеоизображении.

 

Примечание - Масштабный коэффициент определяют для каждого микроскопа.

 

3.14 Z-сканер сканирующего зондового атомно-силового микроскопа (Z-сканер): Устройство сканирующего зондового атомно-силового микроскопа, позволяющее в процессе сканирования перемещать зонд над поверхностью исследуемого объекта (или перемещать исследуемый объект под зондом) в вертикальном направлении.

 

3.15 неопределенность измерений (неопределенность): Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине [1].

 

3.16 стандартная неопределенность: Неопределенность результата измерений, выраженная в виде среднеквадратического отклонения.

 

3.17 суммарная стандартная неопределенность: Стандартная неопределенность результата измерений, полученного путем использования значений других величин, равная положительному квадратному корню суммы членов, являющихся дисперсиями или ковариациями этих величин, взвешенными в соответствии с тем, как результат измерений изменяется при изменении этих величин.

 

 

      4 Технические требования

4.1 Требования к неопределенностям измерений параметров, определяемых в процессе калибровки

 

4.1.1 Суммарная стандартная неопределенность измерения высоты выступа калибруемого элемента рельефа должна быть не более 2 нм.

 

4.1.2 Суммарная стандартная неопределенность измерения ширины верхнего основания выступа калибруемого элемента рельефа должна быть не более 2 нм.

 

4.1.3 Суммарная стандартная неопределенность измерения ширины нижнего основания выступа калибруемого элемента рельефа должна быть не более 2 нм.

 

4.1.4 Суммарная стандартная неопределенность измерения проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа калибруемого элемента рельефа должна быть не более 1 нм.

 

4.2 Требования к средствам калибровки и вспомогательному оборудованию

 

4.2.1 Калибровку рельефной меры проводят с помощью:

 

- сканирующего зондового атомно-силового микроскопа;

 

- двух лазерных двухлучевых интерферометров с источником излучения - гелий-неоновым лазером, длина волны которого стабилизирована по линии насыщенного поглощения в молекулярном йоде и определена с относительной погрешностью не более 3·10
. В комплект поставки каждого лазерного интерферометра должны входить два зеркала, предназначенные для формирования опорного и информативного лучей, по фазовому сдвигу
между которыми определяют перемещение калибруемого элемента рельефа в процессе его сканирования атомно-силовым микроскопом. Абсолютная погрешность определения фазового сдвига
- не более 0,002 рад.
 
4.2.2 В качестве вспомогательного оборудования применяют оптический микроскоп с увеличением не менее 400
, а также средства измерений параметров окружающей среды с абсолютными погрешностями не более:
 

 

 

- температуры окружающей среды

±0,2 °С

- относительной влажности воздуха

±3%;

- атмосферного давления

±130 Па.

 

4.2.3 Допускается применять другие средства калибровки, точность которых соответствует требованиям настоящего стандарта.

 

4.3 Требования к условиям проведения калибровки

 

4.3.1 Калибровку рельефной меры проводят в следующих условиях:

 

 

 

- температура окружающей среды

(20±3) °C;

- относительная влажность воздуха

не более 80%;

- атмосферное давление

(100±4) кПа;

- напряжение питающей сети

220
В;
 

- частота питающей сети

50
Гц.
 

 

Разность значений параметров окружающей среды до и после окончания калибровки не должна превышать указанных в приложении А.

 

4.3.2 Помещение (зона), в котором размещают средства измерений для калибровки рельефных мер, должно быть в эксплуатируемом состоянии и обеспечивать класс чистоты не более класса 8 ИСО по взвешенным в воздухе частицам размерами 0,5 и 5 мкм и концентрациями, определенными по ГОСТ ИСО 14644-1. Периодичность контроля состояния помещения (зоны) определяют по ГОСТ Р ИСО 14644-2. Эксплуатацию помещения (зоны) осуществляют по ГОСТ Р ИСО 14644-5.

 

 

      5 Требования к квалификации калибровщиков

Калибровку рельефных мер должны проводить штатные сотрудники метрологической службы предприятия, аккредитованной в установленном порядке на проведение калибровочных работ по [2]. Сотрудники должны иметь высшее образование, профессиональную подготовку, опыт работы с атомно-силовыми микроскопами (далее - АСМ) и двухлучевыми лазерными гетеродинными интерферометрами и знать требования настоящего стандарта.

 

Рабочие места калибровщиков должны быть аттестованы по условиям труда в соответствии с требованиями трудового законодательства.

 

 

      6 Требования по обеспечению безопасности

При калибровке рельефных мер необходимо соблюдать правила электробезопасности по [3], [4], требования лазерной безопасности по ГОСТ 12.1.040 и требования по обеспечению безопасности на рабочих местах по ГОСТ 12.2.061, [5], [6].

 

 

      7 Подготовка к процедуре калибровки

7.1 Подготовку к процедуре калибровки рельефной меры начинают с проверки документации и внешнего осмотра, в процессе которого должно быть установлено:

 

- соответствие комплекта поставки данным, приведенным в паспорте (формуляре) на рельефную меру;

 

- отсутствие механических повреждений футляра, в котором осуществлялось хранение и транспортирование рельефной меры.

 

7.2 Рельефную меру извлекают из футляра, проводят предварительный визуальный внешний осмотр для выявления возможных повреждений и с помощью специальных зажимов устанавливают меру на рабочий стол АСМ.

 

При установке рельефной меры необходимо обеспечить:

 

- параллельность плоскости, образованной геометрической формой элемента рельефа меры, направлению горизонтального перемещения рабочего стола АСМ;

 

- плотное прилегание плоскости подложки меры к поверхности рабочего стола АСМ.

 

7.3 С помощью вспомогательного оптического микроскопа осматривают и проверяют качество поверхности рельефной меры. Шаговая структура на поверхности меры должна быть однородной, при этом на примерно 75% поверхности меры не должно быть повреждений маркерных линий, искажений краев элементов рельефа в виде впадин и выступов, соизмеримых с шириной элементов рельефа.

 

7.4 С помощью вспомогательного оптического микроскопа устанавливают зонд АСМ в положение, соответствующее началу сканирования калибруемого элемента рельефной меры.

 

Начальное положение определяют следующим образом: зонд АСМ устанавливают на плоскость нижнего основания на расстоянии от калибруемого элемента, равном не менее 20% и не более 50% ширины нижнего основания выступа калибруемого элемента. Аналогично определяют конечное положение зонда АСМ при сканировании.

 

7.5 На неподвижном элементе в камере образцов АСМ устанавливают зеркало лазерного интерферометра, предназначенное для формирования опорного луча, а на рабочем столе АСМ - другое зеркало, предназначенное для формирования информативного луча. Лазерный интерферометр (далее - горизонтальный лазерный интерферометр) располагают вдоль оси, совпадающей с горизонтальным направлением сканирования (далее - ось абсцисс).

 

Второй комплект зеркал устанавливают на Z-сканере и на неподвижном элементе камеры образцов АСМ. Эти зеркала предназначены для формирования информативного (на Z-сканере) и опорного (на неподвижном элементе камеры) лучей, что позволяет регистрировать перемещение Z-сканера АСМ в вертикальном направлении сканирования (далее - ось ординат).

 

Второй лазерный интерферометр (далее - вертикальный лазерный интерферометр) устанавливают в соответствии с расположением зеркал.

 

Горизонтальный и вертикальный лазерные интерферометры должны обеспечивать регистрацию информативных и опорных лучей в процессе сканирования выступа калибруемого элемента. Для каждого интерферометра в процессе сканирования необходимо также обеспечить взаимную параллельность информативного и опорного лучей при всех положениях стола и Z-сканера АСМ. Допустимый угол расхождения опорного и информативного лучей для каждого интерферометра не должен превышать 1’.

 

Такое взаимное расположение двух лазерных интерферометров в комплекте с зеркалами позволяет в процессе сканирования выступа калибруемого элемента рельефной меры проводить регистрацию видеопрофиля элемента и одновременную регистрацию перемещения рельефной меры и Z-сканера с помощью двух лазерных интерферометров.

 

7.6 В соответствии с инструкцией по эксплуатации АСМ проводят пробное сканирование калибруемого элемента рельефа меры.

 

При этом предварительно:

 

- выполняют юстировку зеркал в соответствии с инструкциями по эксплуатации лазерных интерферометров;

 

- путем изменения угла наклона исследуемого объекта обеспечивают взаимную параллельность направления прохождения информативного луча вертикального лазерного интерферометра и направления вертикального перемещения Z-сканера АСМ при сканировании элемента рельефа;

 

- в соответствии с инструкциями по эксплуатации АСМ и лазерных интерферометров определяют частоту и скорость сканирования калибруемого элемента, при которой в электронно-фазометрических системах интерферометров можно четко регистрировать количество целых и дробных полос интерференции, соответствующих значениям фазовых сдвигов между опорными и информативными лучами горизонтального и вертикального интерферометров;

 

- устанавливают показания электронно-фазометрических систем всех лазерных интерферометров в "нулевое" положение, определяемое нестабильностью младшего разряда используемых аналого-цифровых преобразователей в указанных электронно-фазометрических системах.

 

 

      8 Процедура проведения измерений

8.1 Проводят измерения параметров окружающей среды и показателей качества питающей электрической сети и проверяют выполнение требований, указанных в 4.3.1.

 

8.2 В соответствии с инструкциями по эксплуатации АСМ и лазерных интерферометров проводят сканирование выступа калибруемого элемента рельефной меры. Одновременно с помощью лазерных интерферометров проводят измерения горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола АСМ и вертикального перемещения Z-сканера АСМ.

 

Сечение выступа трапецеидальной формы и места начального и конечного положений зонда АСМ приведены на рисунке 1.

 

 

          

- ширина нижнего основания выступа;
- ширина верхнего основания выступа;
- высота выступа;
- значение проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа
 

     

Рисунок 1 - Сечение калибруемого элемента рельефной меры

Видеопрофиль, соответствующий этому выступу, представлен на рисунке 2.

 

 

     

- точка на видеопрофиле, соответствующая начальному положению зонда АСМ при сканировании;
- точка на видеопрофиле, соответствующая конечному положению зонда при сканировании;
- высота выступа, измеренная по видеопрофилю;
- разность абсцисс конечной и начальной точек горизонтального сканирования, соответствующая значению горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола АСМ, вычисленная по видеопрофилю
 

     

Рисунок 2 - Видеопрофиль сечения калибруемого элемента рельефной меры, приведенного на рисунке 1 (направление сканирования - слева направо)

8.3 По показаниям электронно-фазометрической системы горизонтального лазерного интерферометра определяют значение горизонтального фазового сдвига
в радианах между информативным и опорным лучами этого интерферометра.
 
8.4 По показаниям электронно-фазометрической системы вертикального лазерного интерферометра определяют значение вертикального фазового сдвига
в радианах между информативным и опорным лучами этого интерферометра.
 

8.5 Проводят измерения параметров окружающей среды и показателей качества питающей электрической сети и проверяют выполнение требований, указанных в 4.3.1.

 

8.6 Результаты измерений параметров рельефной меры по 8.2-8.4, а также указанных на рисунке 2 оформляют в виде протокола. Также в протоколе приводят значения условий проведения калибровки до начала и после окончания измерений по 8.1 и 8.5.

 

Форма протокола - произвольная. Протокол с результатами калибровки должен храниться как минимум до следующей калибровки рельефной меры.

 

 

      9 Обработка результатов измерений

9.1 Вычисление горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола АСМ при сканировании калибруемого элемента

 

Горизонтальное перемещение подвижной части рабочего стола
, нм, от начального до конечного положения при сканировании выступа элемента рельефа вычисляют по формуле
 
,
 
где
- длина волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме, приведенная в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр, нм;
 

           

- фазовый сдвиг, измеренный по 8.3, рад;
 

              

- показатель преломления воздуха при фактических значениях температуры окружающей среды, влажности воздуха и атмосферного давления, вычисленный по приложению А.
 

9.2 Вычисление масштабного коэффициента видеоизображения для оси абсцисс

 

Масштабный коэффициент видеоизображения
, нм/пиксель, для оси абсцисс вычисляют по формуле
 
,
 
где
- перемещение подвижной части рабочего стола АСМ при горизонтальном сканировании, вычисленное по 9.1, нм;
 

              

- разность абсцисс конечной и начальной точек горизонтального сканирования, соответствующая горизонтальному перемещению подвижной части рабочего стола АСМ, вычисленная по видеопрофилю (см. рисунок 2), пиксель.
 

9.3 Вычисление вертикального перемещения Z-сканера АСМ при сканировании калибруемого элемента

 

Вертикальное перемещение Z-сканера АСМ
, нм, при сканировании выступа элемента рельефа вычисляют по формуле
 
,
 

где
- длина волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме, приведенная в паспорте (формуляре) на вертикальный лазерный интерферометр, нм;
 

           

- фазовый сдвиг, измеренный по 8.4, рад;
 

            

- показатель преломления воздуха при фактических значениях температуры окружающей среды, влажности воздуха и атмосферного давления, вычисленный по приложению А.
 

9.4 Вычисление высоты выступа калибруемого элемента рельефа

 

Значение высоты выступа
в нанометрах равно значению вертикального перемещения Z-сканера
, вычисленному по 9.3.
 

9.5 Вычисление вспомогательной величины для определения ширины верхнего основания выступа калибруемого элемента рельефа

 

При определении ширины верхнего основания трапецеидального выступа
используют вспомогательную величину, для вычисления которой:
 

- вычисляют производную по горизонтальной координате. Для видеопрофиля, изображенного на рисунке 2, результат такого вычисления указан на рисунке 3;

 

- проводят анализ результатов вычисления производной видеопрофиля по координате и вычисляют вспомогательную величину
в пикселях, которая равна разности соответствующих абсцисс точек, как изображено на рисунке 3.
 
 

          

- ось абсцисс по 7.5;
,
- начальная и конечная точки положения зонда АСМ при сканировании калибруемого элемента, расположенные в соответствии с требованиями 7.4;
- ось ординат значений производной величины видеосигнала по координате
 

     

Рисунок 3 - Графическое изображение первой производной видеопрофиля по координате в направлении горизонтального перемещения подвижной части стола АСМ

9.6 Вычисление ширины верхнего основания трапецеидального выступа

 

Ширину верхнего основания выступа
, нм, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- масштабный коэффициент видеоизображения для оси абсцисс, вычисленный по 9.2, нм/пиксель;
 

           

- вспомогательная величина, вычисленная по 9.5, пиксель.
 

9.7 Вычисление ширины нижнего основания трапецеидального выступа

 

Ширину нижнего основания трапецеидального выступа
, нм, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- ширина верхнего основания калибруемого выступа, вычисленная по 9.6, нм;
 

            

- высота калибруемого выступа, вычисленная по 9.4, нм.
 

9.8 Вычисление проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа

 

Проекцию наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа
, нм, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- высота выступа, вычисленная по 9.4, нм.
 

      10 Оценка неопределенности измерений параметров

10.1 При оценке суммарной стандартной неопределенности
горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола
пренебрегают неопределенностью в значении показателя преломления воздуха
, вычисленного по приложению А, и неопределенностью в значении длины волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме горизонтального лазерного интерферометра
. Значение
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- длина волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме, приведенная в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр, нм;
 

           

- суммарная стандартная неопределенность измерения фазового сдвига, приведенная в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр, рад;
 

           

- показатель преломления воздуха при фактических значениях температуры окружающей среды, влажности воздуха и атмосферного давления, вычисленный по приложению А.
 
Примечание - Если в паспорте (формуляре) на горизонтальный лазерный интерферометр приведена абсолютная погрешность измерения фазового сдвига, то вычисление
осуществляют по [7].
 
10.2 При оценке суммарной стандартной неопределенности
вертикального перемещения Z-сканера АСМ
пренебрегают неопределенностью значения показателя преломления воздуха
, вычисленного по приложению А, и неопределенностью значения длины волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме вертикального лазерного интерферометра
. Значение
, нм, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- длина волны излучения гелий-неонового лазера в вакууме, приведенная в паспорте (формуляре) на вертикальный лазерный интерферометр, нм;
 

           

- суммарная стандартная неопределенность измерения фазового сдвига, приведенная в паспорте (формуляре) на вертикальный лазерный интерферометр, рад;
 

             

- показатель преломления воздуха при фактических значениях температуры окружающей среды, влажности воздуха и атмосферного давления, вычисленный по приложению А.
 
Примечание - Если в паспорте (формуляре) на вертикальный лазерный интерферометр приведена абсолютная погрешность измерения фазового сдвига, то вычисление
осуществляют по [7].
 
10.3 Суммарную стандартную неопределенность
, нм/пиксель, измерения масштабного коэффициента видеоизображения для оси абсцисс
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- масштабный коэффициент видеоизображения для оси абсцисс, вычисленный по 9.2, нм/пиксель;
 

          

- суммарная стандартная неопределенность измерения горизонтального перемещения подвижной части рабочего стола, вычисленная по 10.1, нм;
 

          

- горизонтальное перемещение подвижной части рабочего стола, вычисленное по 9.1, нм;
 

          

- стандартная неопределенность разности абсцисс конечной и начальной точек горизонтального сканирования, соответствующая горизонтальному перемещению подвижной части рабочего стола АСМ, пиксель;
 

             

- разность абсцисс конечной и начальной точек горизонтального сканирования, соответствующая горизонтальному перемещению подвижной части рабочего стола АСМ, пиксель.
 
Примечание - При равномерном квантовании видеосигнала значение
принимают равным 0,5 пиксель.
 
10.4 Значение суммарной стандартной неопределенности
в нанометрах при измерении высоты выступа
равно значению суммарной стандартной неопределенности
вертикального перемещения Z-сканера АСМ
, вычисленного по 10.2.
 
10.5 Суммарную стандартную неопределенность
, нм, измерения ширины верхнего основания трапецеидального выступа
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- ширина верхнего основания трапецеидального выступа, вычисленная по 9.6, нм;
 

          

- суммарная стандартная неопределенность измерения масштабного коэффициента видеоизображения для оси абсцисс, нм/пиксель;
 

           

- масштабный коэффициент видеоизображения для оси абсцисс, вычисленный по 9.2, нм/пиксель;
 

          

- стандартная неопределенность измерения вспомогательной величины для определения ширины верхнего основания выступа
, вычисленной по 9.5, пиксель;
 

           

- вспомогательная величина для определения ширины верхнего основания выступа, вычисленная по 9.5, пиксель.
 
Примечание - При равномерном квантовании видеосигнала значение
принимают равным 0,5 пиксель.
 
10.6 Суммарную стандартную неопределенность
, нм, измерения ширины нижнего основания трапецеидального выступа
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- суммарная стандартная неопределенность измерения ширины верхнего основания выступа, вычисленная по 10.5, нм;
 

           

- суммарная стандартная неопределенность измерения высоты выступа, вычисленная по 10.4, нм.
 
10.7 Суммарную стандартную неопределенность
, нм, измерения проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа вычисляют по формуле
 
,
 
где
- суммарная стандартная неопределенность измерения высоты выступа, вычисленная по 10.4, нм.
 

      11 Оформление результатов калибровки

11.1 Результаты калибровки оформляют в виде сертификата установленной формы [8] с соответствующей записью в паспорте (формуляре) рельефной меры.

 

11.2 В сертификате калибровки и в паспорте (формуляре) рельефной меры должны быть приведены значения высоты выступа, ширины верхнего и нижнего его оснований, а также значение проекции наклонной стенки на плоскость нижнего основания выступа калибруемого элемента. Для перечисленных метрологических характеристик рельефной меры необходимо также указать значения неопределенностей, вычисленных по разделу 10 настоящего стандарта.

 

Приложение А

(справочное)

 

      

Вычисление показателя преломления воздуха

А.1 Исходные данные

 

При вычислении показателя преломления воздуха
исходными данными являются следующие параметры окружающей среды:
 
- температура
, °С;
 
- атмосферное давление
, Па;
 
- относительная влажность
, %.
 

Параметры окружающей среды измеряют до начала и после окончания измерений, при этом разность показаний должна быть не более:

 

 

 

- температуры окружающей среды

±1 °С;

- атмосферного давления,

±300 Па;

- относительной влажности воздуха

±10%.

 

А.2 Константы для вычисления показателя преломления воздуха

При вычислениях используют константы, приведенные в таблице А.1.

 

Таблица А.1 - Константы для вычисления показателя преломления воздуха

 

 

Обозначение константы

Значение

 

8342,54

 

2406147

 

15998

 

96095,43

 

0,601

 

0,00972

 

0,003661

-

-

 

А.3 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
,
- значения длин волн излучения в вакууме гелий-неоновых лазеров по 9.1 и 9.3, нм, соответственно.
 
А.4 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
,
,
- константы по А.2;
 

            

- вспомогательная величина, вычисленная по А.3.
 
А.5 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
,
,
- константы по А.2;
 

            

- температура окружающей среды, °С;
 

           

- атмосферное давление, Па.
 
А.6 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- атмосферное давление, Па;
 

           

- вспомогательная величина, вычисленная по А.4;
 

           

- вспомогательная величина, вычисленная по А.5;
 

           

- константа по А.2.
 

А.7 Вычисление парциального давления паров воды

 

Парциальное давление паров воды
, Па, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- относительная влажность воздуха, %;
 

           

- давление насыщенного водяного пара при температуре окружающей среды
, вычисленное по А.8-А.14, Па.
 

А.8 Константы для вычисления давления насыщенного водяного пара

 

Для вычисления давления насыщенного водяного пара при температуре окружающей среды
в градусах Цельсия используют константы, приведенные в таблице А.2.
 

Таблица А.2 - Константы для вычисления давления насыщенного водяного пара

 

 

Обозначение константы

Значение

 

1167,05214528

 

-724213,167032

 

-17,0738469401

 

12020,8247025

 

-3232555,03223

 

14,9151086135

 

-4823,26573616

 

405113,405421

 

-23,8555575678

 

650,175348448

 

А.9 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- температура окружающей среды, °С;
 

               

,
- константы по А.8.
 
А.10 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 

где
- вспомогательная величина, вычисленная по А.9;
 

           

,
- константы по А.8.
 
А.11 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
,
,
- константы по А.8;
 

         

- вспомогательная величина, вычисленная по А.9.
 
А.12 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
,
,
- константы по А.8;
 

            

- вспомогательная величина, вычисленная по А.9.
 
А.13 Вычисление вспомогательной величины
 
Вспомогательную величину
вычисляют по формуле
 
,
 
где
- вспомогательная величина, вычисленная по А.11;
 

           

- вспомогательная величина, вычисленная по А.10;
 

            

- вспомогательная величина, вычисленная по А.12.
 

А.14 Вычисление давления насыщенного водяного пара

 

Давление насыщенного водяного пара
, Па, вычисляют по формуле
 
,
 
где
- вспомогательная величина, вычисленная по А.12;
 

            

- вспомогательная величина, вычисленная по А.13.
 

А.15 Вычисление показателя преломления воздуха

 

Показатель преломления воздуха
вычисляют по формуле
 

,
 
где
- вспомогательная величина, вычисленная по А.6;
 

            

- вспомогательная величина, вычисленная по А.3;
 

           

- парциальное давление паров воды, вычисленное по А.7, Па;
 

              

- температура окружающей среды, °С.
 

 Библиография

 

 

 

[1]

РМГ 29-99

Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения

[2]

ПР 50.2.018-95

Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ

[3]

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (утверждены приказом Минэнерго России от 13.01.2003 г. N 6; зарегистрированы Минюстом России 22.01.2003 г., рег. N 4145)

[4]

ПОТ РМ-016-2001

РД 153.34.0-03.150-00

Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок

[5]

СанПиН 2.2.4.1191-03

Электромагнитные поля в производственных условиях

[6]

СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03

Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы

[7]

РМГ 43-2001

Государственная система обеспечения единства измерений. Применение "Руководства по выражению неопределенности измерений"

[8]

ПР 50.2.016-94

Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к выполнению калибровочных работ

 

Вверх