纳米测量技术与微型智能仪器
纳米测量技术指尺度为0.01nm～100nm的测量技术。在纳米技术中，纳米测量技术、纳米加工技术和纳米结构并列为纳米技术的三大研究主题。纳米测量技术的研究是纳米技术研究的重要组成部分。
微型智能仪器将在21世纪仪器发展中占有重要的地位，各种微型智能仪器都将发挥重要的作用。微型智能仪器可把不同的微型机械电子系统(MEMS)组装在一起。它既有固定部件，又有活动部件，并向微芯片的集成化方向发展；既可以是专用仪器，又可以是通用仪器；可以是分系统的组合，也可是单独的系统。可进行模块化的组合，根据不同的用途完成不同的使用要求。微型智能仪器有着极其广阔的应用前景，是MEMS技术发展的重要方向之一。
1.纳米测量技术
纳米测量技术涉及传感器技术、探针技术、定位技术、扫描探针显微镜(SPM)技术等。
1.1传感器技术
无论何种纳米测量技术都必须依靠传感器。目前进行纳米测量的传感器主要分为电感传感器、电容传感器、光干涉传感器三类。
在高精度测量中，电感传感器应用最广。一般电感传感器有线性差动变压器(LVDT)和线性差动电感器(LVDI)两种形式，它们都是当铁磁线圈的位置变化引起磁场的变化，通过测量磁场变化达到测量位移的目的。
电容位移传感器采用平行极板之间的电容变化来反映两极板距离变化，从而达到测微目的。电容传感器灵敏度很高，并可进行非接触测量，成为纳米测量中重要的传感器。
光学位移传感器测量的基本原理都是迈克尔逊干涉仪。干涉条纹的宽度为0.5λ，约0.2μm。通过细分达到纳米分辨率。
1.2探针技术
纳米测量，特别是纳米三维形貌的测量，经常应用探针技术。探针技术可分为接触式探针技术和非接触式探针技术。探针技术直接影响三维形貌测量的横向分辨率。
接触式探针技术最为典型的是轮廓仪(如Taylorsurf系列)，一般最大行程为150mm，探针最小直径为0.1μm左右。采用电容或电感传感器检测探针纵向位移，可以得到0.5nm纵向分辨率。横向分辨率受探针尖直径的限制，难以达到纳米级。接触式探针仪器存在两方面的问题：其一是探针和被测表面的相互作用问题；其二是传感系统的潜力问题。接触式探针和被测表面存在0.7μN的作用力，在纳米尺度的测量中，这样的力是致命的。作为传感部分，光学系统的分辨率取决于光波长和可靠细分的程度，其极限是0.5nm；LVDT的分辨率很高，可对10pm缓慢变化值具有明显响应，且分辨率还可能提高；电容传感器的性能相当好，还有很大潜力。
非接触式扫描探针技术，一般是通过光束生成光探针，从而进行非接触式三维形貌测量。光探针技术主要问题是探针光斑的最小值和传感器所能探测到最小光斑的能力。
综上所述，在扫描探针技术中，垂直分辨率达到纳米不成问题，而横向分辨率的提高是关键。横向分辨率，无论采用接触式探针技术还是非接触式探针技术，都较难达到纳米尺度，这是由探针本身尺寸决定的。
1.3 STM/AFM及相关技术
在纳米领域中，令人感到振奋的是扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的出现。1982年，国际商业机器公司苏黎世实验室开发出世界上第一台STM，使人类能够直接观察到纳米世界。以后，各种新型扫描探针显微镜，如AFM、激光力显微镜(LFM)、磁力显微镜(MFM)、静电力显微镜(EFM)、扫描近场光学显微镜(SNOM)等不断被开发出来，大大扩展了被观察的材料范围和应用场所。
