К настоящему времени наиболее освоенными направлениями в задачах наноизмерений является область измерения пространственных характеристик нанообьектов. Это обусловлено двумя обстоятельствами:
вся деятельность человека может быть охвачена единой шкалой размеров, в основе которой заложен первичный эталон длины - метр;
наличием разработанных устройств исследования и измерения пространственных параметров нанообьектов.
Первичный эталон длины основан на трех фундаментальных принципах, это:
лазеры - источники монохроматического когерентного излучения;
определение скорости света из соотношения c = λ ν посредством прямого измерения частоты излучения стабилизированного Не-Ne лазера, величина которой составляет ν = 473612214705 кГц. Длина волны излучения лазера λ= 632,99139822 нм рекомендована на IX-ой сессии Консультативного комитета по длине (1997 г.);
скорость света c является инвариантом (константой) в любой инерциальной системе отсчета.
По современному определению метр равен длине пути, проходимого светом в вакууме за 1/ 299792458 долю секунды.
Первичный эталон метра, реализующий этот принцип, обеспечивает воспроизведение метра с относительным квадратичным отклонением (неопределенностью) 2 10-11 ".
Сегодня наноизмерения осуществляют с помощью сложных устройств - электронных и атомно-силовых микроскопов. Для применения этих измерительных установок необходима калибровка с помощью специальных "нанолинеек".
Такие нанолинейки были созданы и в России на основе достижений современной микроэлектроники и нанотехнолопш. Калибровка этих приборов осуществлена с абсолютной привязкой к первичному эталону длины - к метру. Схема привязки имеет всего один уровень - одну меру малой длины, связывающую ее с первичным эталоном и с рабочими средствами измерений.
Переход к измерениям длин в диапазоне 1-1000 нм потребовал принципиально новых решений с кардинальным пересмотром традиционных подходов. Для перехода к измерениям длины в указанном диапазоне выполнен ряд научных разработок.
К числу таких разработок можно отнести:
фундаментальные исследования механизмов формирования изображения объекта на рабочем средстве измерений;
максимальное сокращение многоступенчатости структурной схемы передачи размера единицы длины от первичного эталона к рабочим средствам измерений;
разработку новых алгоритмов измерений и соответствующего им математического обеспечения, которое учитывает влияние взаимодействия зонда рабочих средств измерений с измеряемым объектом;
создание новой мера малой длины, выполненной в виде рельефной шаговой структуры с заданной формой профиля ее элемента, обладающей свойствами, аналогичными свойствам вторичного эталона длины и измеряемого объекта.
Именно такие трехмерные меры малой длины - материальные носители размера - необходимы не только для самой калибровки вышеупомянутых зондовых микроскопов, но и для подтверждения достоверности результатов измерения линейных размеров элементов реальных объектов, изображения которых регистрируются в микроскопах.
В качестве материального носителя размера разработана универсальная мера МШПС - 2.0 К для линейных измерений на различных измерительных приборах, с аттестацией параметров профиля элементов рельефа на растровом электронном микроскопе. Она использовалась для калибровки атомно-силового микроскопа.
По своим функциональным возможностям (полная калибровка измерительного оборудования с определенным увеличением прибора и параметров его зонда) эта универсальная мера МШПС - 2.0 К превосходит прототип меры ширины линии, созданного в NIST (Германия), и рекомендована в качестве вторичного эталона малых длин в диапазоне 1-1000 нм.
Погрешность калибровки электронных микроскопов с помощью меры МШПС - 2.0К не превышает 1%. [9].
