Для изготовления изделий с идеально выверенной текстурой используются специальные установки, которые называют кантилеверами. Чтобы кантилевер выполнял свою задачу с идеальной точностью, вплоть до атомарной погрешности, необходимо проводить оценку его работы с помощью виброметра. Используемый виброметр должен анализировать работу кантивелера с минимальной погрешностью, поэтому регулярно проходит поверку. Поверку всех средств измерений осуществляет метрологический центр, который работает в соответствии с действующими стандартами в метрологии.
Что такое лазерный виброметр?
Успешное применение атомно-силовой микроскопии для измерения наномеханических свойств материалов часто зависит от возможности точной калибровки жесткости используемых кантилеверов. Существуют методы, позволяющие проводить такую калибровку в полевых условиях, но их погрешности часто выражаются двузначными числами (т. е. ± 10% - 30%). Лазерный доплеровский виброметр, входящий в группу устройств по оценке наномеханических свойств, был оптимизирован для обеспечения очень точных измерений с погрешностями, близкими к ± 1–2%. Но даже при наличии современного оборудования для обеспечения точных результатов поверка виброметра необходима.
Самая точная система лазерного виброметра, используемая для калибровки жесткости пружины кантилеверов, размещается под землей на глубине порядка 10 м в специальной комнате. Лаборатория обеспечивает чистую среду с низким уровнем вибрации и хорошим контролем температуры и влажности. Лазерный виброметр находится в метрологическом центре.
Система поверки дополнительно изолирована от вибрации с помощью пневматического стола. Сам прибор состоит из двухлучевого микроскопа (образец и эталонное лазерное пятно) с возможностью измерения частотного спектра для кантилевера с высокой чувствительностью к отклонению. Измеряя колебательный спектр при чистом тепловом возбуждении, как правило, современный метрологический центр использует теорему о равнораспределении. Эта теорема используется для оценки жесткости кантилевера путем измерения площади под пиком резонансной частоты колебательного спектра.
Полезность реализации теплового метода развивалась годами, поскольку были внесены усовершенствования для адаптации измерений к конкретным кантилеверам. Впервые технология была продемонстрирована для идеальных прямоугольных кантилеверов, затем треугольных и кантилеверов с наконечниками. Сегодня этот метод калибровки используется для кантилеверов коллоидных зондов, к которым прикреплены сферы.
