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Prior携手合作伙伴推动测量科学的疆界

作者: 时间:2020-11-16

Prior是一家1919创办的高新技术公司,位于英国剑桥许多世界著名的科学仪器公司和研究机构都受益于Prior公司100年来积累的经验和卓越工程技术。主营产品:显微镜平台,显微镜电动平台,Prior,纳米定位设备,显微镜载物台

Queensgate是Prior科学仪器公司旗下品牌,在测量科学的领域有着对测量技术的无限追求,力求做到更好的精确度,旨在为客户提供更大精度和准确性,以及为未来的纳米定位挑战提供快速的解决方案,目标客户的应用范围从硬盘测试到国家测量机构

正是不断追求更好的这种声誉使Queensgate为国家物理实验室(以下简称为NPL)的某些原子力显微镜(AFM)提供了高精度的纳米定位平台,其中包括NPL的极其精确的计量AFM。

计量原子力显微镜是NPL重要工作的关键部分。作为英国国家计量学会,NPL的责任是在该国“实现”国际测量标准(SI单位)。NPL使用此原子力显微镜校准传输标准,然后将其传递给其他原子力显微镜用户,以便他们校准其原子力显微镜。

显微镜平台,显微镜电动平台,Prior

Prior一直以这种方式与NPL合作。但是最近,NPL带着更大的挑战来到了Prior。

现在在2019年重新定义了SI,这意味着所有SI单位都基于精确,不变且通用的自然基本常数。开尔文,安培,摩尔和克制公斤的新定义现已生效。可能不太为人所知的是实现纳米的更改。

米早在1983年就已经由光速定义了。从那时起,计量学家就用光学干涉仪来实现米的测量和长度的测量,而对于大多数测量来说,这种技术是非常精确的。然而,在纳米尺度上,计量学家必须细分光的波长,不能有丝毫差错,否则就会使得这项技术容易出错。

NPL首席研究科学家,长度咨询委员会尺寸纳米计量工作组主席(监督SI部门的十个咨询委员会之一)说:“我们需要在原子尺度上实现自下而上的方法。” 。

为了解决这个问题,来自其他计量实验室的专业人员Yacoot及其同事使用了一种直接测量Avogadro常数的方法,其中使用称为X射线干涉法的技术非常精确地测量了硅的晶格间距。他说:“我们能够将此技术与已知的硅晶格间距值一起使用,以表征和测量光学干涉仪或其他位移传感器中的误差,作为一种可在纳米级进行长度测量的技术。”

Prior的任务是为X射线干涉测量工作设计定制的纳米定位平台和数字控制器。他解释说:“规格是具有挑战性的,因为我想进行大范围的测量(几百微米)以及皮米的分辨率,并且载物台的有效载荷几乎为1公斤。” “这些是平台设计的要求。

为了降低整体系统噪声,Prior团队使用了数字接口来应用命令。由于现场可编程门阵列(FPGA)可以执行所有数据处理(包括命令控制器),因此还可以提高定时精度。Prior的首席电子工程师说:“我们提供了一种现成的系统,NPL可以控制并分解到10-20皮米,这比硅晶体中原子平面之间的间距小十倍。” 

 

双向伙伴关系

在试验结束后,Yacoot及其团队对Prior的设备仪器非常感兴趣表示“我们非常渴望对每个组件的工作方式以及对所有设备的原理进行深入了解,而不是拥有这一堆设备仪器”“我们希望我们之间的合作不只是试验合作而是共享测量技术和设备信息”

而Prior表示我们愿意共享公司的设备信息

共享设备和技术,使两个组织之间的关系基础更加牢固,他们对NPC的设备都进行了干涉仪和电子设备的测试,进一步验证性能,获取技术信息

最后NPL开始使用Prior的高精度压电系统,并获得了行业水平的专业知识,可为其应用设计高精度的挠平台。同时,Prior获得了对其产品准确性的可信验证。

此外,通过与NPL领先的专家合作开发突破性能极限的应用,Queensgate能够保持其在生产最高精度平台方面的专家地位。也许最重要的是,这种合作对我们所有人都有利,因为从像这样的公私合作中获得的知识可以导致更准确的度量,进而可以带来更有效的技术和产品。

这篇文章同时发表在2020年2月英国杂志的《物理学世界》上

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