Fundamental Principles of Engineering Nanometrology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Richard Leach

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2009-10

价格:1300.00 元

装帧:

isbn号码:9780080964546

丛书系列:

图书标签:

纳米计量学
工程计量学
纳米技术
测量技术
材料表征
纳米材料
科学仪器
计量原理
工程学
纳米科学

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到图书目录大全

book.wenda123.org

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

The principles of engineering metrology applied to the micro- and nanoscale: essential reading for all scientists and engineers involved in the commercialisation of nanotechnology and measurement processes requiring accuracy at the nanoscale. The establishment of common standards will be an essential key to unlocking the commercial potential of Micro- and Nanotechnologies (MNT), enabling fabrication plants to interchange parts, packaging and design rules. Effectively MNT standardization will provide the micro- and nanoscale equivalents of macro-scale nuts and bolts or house bricks. Currently there is a major thrust for standardization of MNT activities, with committees of the ISO, IEC and numerous national and regional committees being set up. In this book Professor Richard Leach, of the UK's National Physical Laboratory (NPL) makes a significant contribution to standardization in the field of MNT, extending the principles of engineering metrology to the micro- and nanoscale, with a focus on dimensional and mass metrology. The principles and techniques covered in this book form the essential toolkit for scientists and engineers involved in the commercialisation of nanotechnology and measurement processes requiring accuracy at the nanoscale. Key topics covered include: Basic metrological terminology, and the highly important topic of measurement uncertainty. Instrumentation, including an introduction to the laser Measurement of length using optical interferometry, including gauge block interferometry Displacement measurement and sensors Surface texture measurement, stylus, optical and scanning probe instruments, calibration, profile and areal characterisation Coordinate metrology Low mass and force metrology About the Author Professor Richard Leach is a Principal Research Scientist in the Mass & Dimensional Group, Engineering Measurement Division at the National Physical Laboratory (NPL), UK.

Provides a basic introduction to measurement and instruments

Thoroughly presents numerous measurement techniques, from static length and displacement to surface topography, mass and force

Covers multiple optical surface measuring instruments and related topics (interferometry, triangulation, confocal , variable focus, and scattering instruments)

Explains, in depth, the calibration of surface topography measuring instruments (traceability; calibration of profile and areal surface texture measuring instruments; uncertainties)

Discusses the material in a way that is comprehensible to even those with only a limited mathematical knowledge

《精微测量：技术革新与工程实践的融合》在现代工程领域，微小尺度上的精确测量不再仅仅是学术研究的范畴，它已成为推动技术革新、确保产品质量、优化制造流程的关键支撑。从半导体芯片的纳米级制造到生物医学工程对细胞结构的功能性研究，再到先进材料开发的分子级表征，《精微测量：技术革新与工程实践的融合》一书深入剖析了这一关键学科的理论基石、前沿技术及其在多元化工程实践中的实际应用。本书旨在为读者提供一个全面而深刻的视角，理解如何在微观世界中实现可靠、准确且具有经济效益的测量。第一部分：精微测量的理论基石与挑战本书开篇即奠定了精微测量学的理论基础。在物理世界中，当尺度逼近微米乃至纳米级别时，许多宏观世界的测量假设开始失效。量子效应、表面力、热效应、静电力以及振动等因素的干扰变得显著，对测量的精度、稳定性和分辨率提出了严峻挑战。例如，在原子力显微镜（AFM）的操作中，探针尖端与样品表面的范德瓦尔斯力、毛细作用力等微弱但不可忽视的力学相互作用，直接影响着扫描结果的真实性。本书将详细阐述这些物理原理，并提供量化的分析方法，帮助读者理解其对测量精度的潜在影响。此外，误差分析与不确定度评估在精微测量中显得尤为重要。由于信号噪声、仪器漂移、环境因素以及操作人员的主观因素，每一个测量都伴随着一定的不确定性。本书将系统介绍不确定度传播的原理，并结合实际案例，展示如何通过多点测量、重复测量、多仪器比对等方法，科学地量化和减小测量不确定度，从而确保测量结果的可靠性和可比性。对于工程实践而言，精确的不确定度评估是进行质量控制、工艺优化和产品验证的必要前提。第二部分：前沿精微测量技术概览本书的核心内容在于对当前最先进、最具影响力的精微测量技术的深入介绍。我们不再局限于传统的机械式或光学式测量方法，而是聚焦于那些能够突破衍射极限、探测量子特性、甚至直接操纵原子的技术。原子力显微镜（AFM）及其衍生技术： AFM是纳米尺度形貌测量的金标准之一。本书将详细介绍AFM的工作原理，包括接触模式、非接触模式和敲击模式，并重点阐述其在不同应用场景下的优势与局限。更重要的是，本书将深入探讨AFM的各种先进功能，如通过表面力谱分析材料的力学性质（硬度、弹性模量）、通过扫描电化学显微镜（SECM）进行纳米尺度电化学反应成像、以及通过光学-力学耦合技术实现表面光学性质与形貌的同步测量。这些衍生技术极大地拓展了AFM的应用范围，使其成为研究纳米材料、生物分子和界面现象的强大工具。扫描隧道显微镜（STM）与表面电子结构分析： STM利用量子力学中的隧道效应，能够实现原子级别的表面形貌成像，并能探测表面的电子态密度。本书将深入剖析STM的成像机理，包括电子隧道的物理学原理、量子势垒的概念以及如何通过控制扫描电压和电流来获取表面信息。此外，本书还将介绍STM在研究表面吸附、原子排列、二维材料电子特性等方面的应用，并探讨其与其他谱学技术（如紫外光电子能谱UPS、X射线光电子能谱XPS）的结合，实现表面化学态与电子结构的协同分析。高分辨率光学显微技术：尽管传统光学显微镜受到衍射极限的限制，但近年来发展出的超分辨率光学显微技术（如STED、PALM、STORM）已经突破了这一瓶颈，实现了几十纳米甚至几个纳米级别的分辨率。本书将详细介绍这些超分辨率成像技术的原理，包括荧光猝灭、单分子定位、激发光控制等关键概念。读者将了解到如何利用这些技术对细胞内部的生物大分子、纳米颗粒的分布以及材料的微观结构进行前所未有的精确观察。纳米尺度计量学与校准：随着测量精度的不断提高，对测量标准的准确性和溯源性提出了更高要求。本书将探讨纳米尺度计量学的基本原理，包括标准物质的制备与表征、计量器具的校准方法以及量值传递的链条。例如，对于AFM来说，高精度硅基纳米尺度的标准样品（如刻有特定纳米尺度的沟槽或球体的样品）是至关重要的校准工具，本书将讨论这些标准样的制备工艺、主要计量特性及其校准方法。电子显微技术（SEM/TEM）在精微测量的应用：虽然扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）是经典的成像技术，但在精微测量领域，它们的应用已远超简单的形貌观察。本书将介绍如何利用SEM和TEM进行纳米尺度的成分分析（通过能谱仪EDS/WDS）、晶体结构分析（通过电子衍射）、以及二维/三维重构。特别是，将重点介绍原位（in-situ）电镜技术，如在电镜环境下进行的纳米压痕测试、电化学反应过程实时观察、以及材料在不同温度或气氛下的结构演变，为理解材料在真实工作状态下的行为提供了直接证据。第三部分：精微测量在工程实践中的创新应用理论与技术的结合最终体现在工程实践的创新应用中。《精微测量：技术革新与工程实践的融合》一书将精微测量学的成果与多个关键工程领域紧密联系，展现了其巨大的价值。半导体制造与集成电路检测：在摩尔定律的驱动下，半导体芯片的特征尺寸已进入纳米级别。本书将详细阐述精微测量技术在光刻、刻蚀、薄膜沉积等关键制造环节中的作用，包括对光刻胶图案尺寸、刻蚀深度、薄膜厚度、表面粗糙度以及缺陷的纳米级检测。将重点介绍利用扫描电子显微镜（SEM）结合二维/三维形貌测量，以及原子力显微镜（AFM）在表面形貌和三维轮廓测量中的应用。同时，还将探讨如何利用原子力显微镜进行漏电检测和表面电势测量，以评估器件的电气性能。先进材料科学与工程：从纳米复合材料到二维材料（如石墨烯、过渡金属二硫化物），对这些新材料的结构、性能和界面行为的深入理解，离不开精微测量。本书将展示如何利用AFM、STM等技术研究纳米颗粒的分散性、薄膜的生长模式、以及二维材料的缺陷与载流子输运特性。还将介绍如何利用纳米压痕测试等技术，评估纳米材料的力学性能，以及如何结合原位电镜技术，观察材料在受力、受热或受化学腐蚀时的结构变化。生物医学工程与药物输送：在生物医学领域，细胞、病毒、蛋白质等结构本身就处于微纳尺度。本书将介绍精微测量技术在细胞成像、纳米药物载体表征、生物传感器开发以及组织工程支架构建等方面的应用。例如，如何利用AFM研究细胞膜的力学性质、分析纳米粒子的尺寸分布和表面电荷，以及如何利用超分辨率显微技术观察细胞内的生物分子相互作用。精密机械与微纳机电系统（MEMS/NEMS）： MEMS/NEMS器件的尺寸通常在微米到纳米级别，其性能高度依赖于结构尺寸的精确控制和表面质量。本书将探讨精微测量技术在MEMS/NEMS器件的设计、制造和性能评估中的作用，包括对微梁、微镜、微驱动器等结构的尺寸、形貌、表面粗糙度以及动静态性能的测量。计量学在精微尺度上的挑战与解决方案：随着工程制造的精密度不断提高，如何确保纳米级别的测量结果具有可比性、可重复性并能溯源至国家计量标准，成为一个重要的研究课题。本书将深入探讨精微尺度计量学的核心挑战，例如如何构建纳米尺度的标准件，如何开发能够在线监测和校准的纳米测量设备，以及如何实现跨国界、跨实验室的精微测量结果的有效比对。结语《精微测量：技术革新与工程实践的融合》不仅是一本关于测量技术的书籍，更是对工程领域未来发展趋势的深刻洞察。通过对理论基础的严谨梳理，对前沿技术的全面剖析，以及对多元化工程应用的深入展示，本书将帮助读者建立起一个完整的精微测量学知识体系，并为他们在各自的研究和工程实践中，开辟新的视野，激发新的灵感，最终推动工程技术的不断进步与创新。掌握精微测量的艺术，即是掌握了微观世界的钥匙，也便是开启了下一代工程技术的无限可能。