来列举一下那些明察秋毫的超精密测量技术

     由于近些年来，超精密加工早已将表面精度提升到了纳米量级，这就要求相应的检测手段也必须要适应这个精度的要求。在对超精密加工件进行测量时，必须采用一些超常规的测量方式，必须保证测量精度至少要比加工精度高一个数量级，并于超精密加工技术的发展保持同步。当前，超精密检测仪器的发展呈现了高分辨率、高准确度和高可靠性的趋势，多家公司已推出了分辨率达到1纳米的测量元件。下面，我们就来介绍几种相关的设备。

    扫描探针显微镜

    1981年，由美国IBM公司首先研制成功了扫描隧道显微镜，它第一次为人们展示了神奇的微观世界。扫描隧道显微镜在平行于表面空间方向的分辨率达到0.1纳米，而在垂直于表面方向的分辨率更是达到了0.01纳米，用它可以清晰地分辨出单个原子。这一设备广泛应用于表面科学、材料科学和生命科学等研究领域，也在一定程度上推动了纳米级超精密加工技术的产生和发展。

    后来，参照它的原理和结构，科研人员又开发出了性能更加卓越的扫描探针显微镜。它能够利用探针与样品的不同相互作用，探测表面或界面在纳米尺度上表现出来性质的扫描探针显微镜。这一设备能够获得试用扫描隧道显微镜不能获得的一些信息，如表面结构和性质等，为人类认识微观世界提供了有力的保障。

    扫描X射线干涉技术

    扫描X射线干涉测量技术是纳米测量技术中的一项最新发现，它利用单晶硅的晶面间距作为亚纳米精度的基本测量单位。由于X射线波长比可见光波长小2个数量级，因此能够大大增加这种方法的测量精度，使分辨率达到0.01纳米。而且这种方法对于环境要求不高，还具有很好的测量稳定性，所用设备的结构也较为简单，是一种极具研究和推广价值的纳米测量技术。

    光学干涉显微镜测量技术

    光学干涉显微镜测量技术是一种复合技术，它包括外差干涉测量技术、超短波长干涉测量技术和基于Febry-Perot标准的测量技术等。外差干涉测量技术拥有很高的位相分辨率及空间分辨率，例如，光外差干涉轮廓仪就具有0.1纳米分辨率；基于频率跟踪的F-P标准具测量技术具有极高的灵敏度和准确度，其测量精度甚至可以达到0.001纳米，但测量范围受到激光器调频范围的限制，仅有0.1微米。在电子显微镜下，几十个原子大小的观测物也能呈现出清晰的影像。

    近些年，在这些新技术、新设备的有力支持下，光学干涉显微镜测量技术也达到了纳米级的精度。比如美国ZYGO公司开发的位移测量干涉仪系统，也属于光学干涉显微镜中的一种。它的位移分辨率高于0.6纳米，并可以在每秒1.1米的高速下进行测量，在半导体生产、数据存储硬盘和精密机械中得到了广泛的应用。

    双频激光干涉仪

    双频激光干涉仪的测量精度较高，测量范围也较大，因此这种技术常被用在超精密机床的位置测量和位置控制测量反馈元件中。但是这种方法也有其局限性，它的测量精度受空气温度、湿度、压力、折射率以及二氧化碳含量等诸多因素的影响，而会出现波动。使用中，往往需要依据特定情况，进行各种修正和补偿。因为对环境的适应性不好，这种方法的使用受到了很大的限制。

    超精密测量用电容测微仪

    电容测微仪的采用的是非接触的测量方式，其精度高，设备造价相对较低。但它的缺点也是显而易见的，测量范围有限，测量稳定性欠佳，经常出现漂移常现象。