JF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1916—2021
扫描电子显微镜校准规范
Calibration Specification for Scanning Electronic Microscopes (SEM)
2021-07-28发布
2022-01-28实施
国家市场监督管理总局发布 JJF1916—2021
扫描电子显微镜校准规范 Calibration specification for Scanning Electronic Microscopes (SEM)
JJF 1916—2021 代替JJG550—1988
归口单位：全国几何量长度计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：广州市计量检测技术研究院
浙江省计量科学研究院
上海市计量测试技术研究院山东省计量科学研究院
本规范委托全国几何量长度计量技术委员会负责解释 JJF1916—2021
本规范主要起草人：
李伟（中国计量科学研究院）高思田（中国计量科学研究院）施玉书（中国计量科学研究院）
参加起草人：
古耀达（广州市计量检测技术研究院）茅振华（浙江省计量科学研究院）傅云霞（上海市计量测试技术研究院）赵东生（山东省计量科学研究院） JJF1916—2021
目 录
引言 1
(IⅡ) (1) (1 ) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (4) (4) (5) (7) (8)
范围· 2 引用文件. 3术语和定义 3.1 标准样板：
概述· 5 计量特性 6 校准条件 6.1环境条件. 6.2校准用标准器· 7 校准项目和校准方法 7. 1 测长示值误差· 7. 2 正交畸变 7.3线性失真度. 8 校准结果表达·
1
复校时间间隔.. 附录A扫描电子显微镜测长示值误差的不确定度评定示例附录B比例尺校准值附录 C 校准证书内容及内页格式
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- JJF1916—2021
引言
JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》和 JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制修订工作的基础性系列规范。
本规范是对JJG550一1988《扫描电子显微镜（试行）》的修订。修订过程中参照了GB/T20307—2006《纳米级长度的扫描电镜测量方法通则》和GB/T27788—2011 《微束分析扫描电镜图像放大倍率校准导则》。与JJG550一1988相比，除编辑性修改外，主要技术变化如下：
一增加了扫描电镜测长示值误差的校准；增加了Y方向的测长示值误差校准；删除了真空度的测量；删除了X射线泄漏量的测量；增加了附录B“比例尺校准值”。
-
本规范的历次版本发布情况为：
JJG550—1988。
II JJF1916—2021
扫描电子显微镜校准规范
1范围
本规范适用于扫描电子显微镜的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件： JJF1071一2010国家计量校准规范编写规则 GB/T20307一2006纳米级长度的扫描电镜测量方法通则凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文
件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。 3.1标准样板referenceartifact
具有多个等间距栅格的样板，其栅格间距经过国家法定计量检定机构校准，间距值溯源到国家基准。
4概述
扫描电子显微镜（以下简称“电镜”）利用聚焦的电子束在样品表面逐点扫描，电子与样品作用产生二次电子信号以及背散射电子信号，由此获得表面形貌图像，可以达到纳米级的分辨力。其结构示意见图1。
图1扫描电子显微镜结构示意图
1一电子枪；2一聚焦透镜；3一扫描线圈；4一信号探测器；5一样品；6一样品室；7一真空系统
5计量特性
电镜计量特性见表1，性能指标供校准时参考
1 JJF1916—2021 表1 电镜的计量特性
计量性能测长示值误差正交畸变线性失真度
性能指标不超过士5% 不超过0.5° <10%
6
校准条件 6.1环境条件
环境温度：（20士5）℃；相对湿度：不超过65%。 使用的标准样板应与被测仪器放在一起等温不少于0.5h。 实验室电磁辐射应不影响测量结果。
6.2 校准用标准器
扫描电镜校准项目所采用的标准样板为等间距栅格标准样板，包含5个以上周期。 根据所校准的放大倍数，选取相应的标准样板，如表2所示。
表2标准样板栅格间距
序号
计量特性
标准样板
放大倍数 100k~1000k 20k~100k 10k~20k 3k~10 k
最大允许误差
50nm~200nm一维栅格 200nm~400nm ·维栅格 400nm~800nm - ·维栅格 1μm~2μm一维栅格
±3% ±3% ±1% ±1% ±1% ±1%
测长示值误差
1
500~2k 500~2k
正交畸变线性失真度
10μm二维栅格 10μm二维栅格
2 3
校准项目和校准方法
A
根据仪器说明书，抽气使样品室真空度达到工作状态，记录达到工作真空的时间。 将电子束亮度和合轴调到测量状态。将样品台倾斜设置为0°，使标准样板的表面垂直于电子束。加速电压和工作距离调整到测量状态。
所有校准项目均在100万倍以下放大倍数进行。放大倍数至少包括高、中、低三个不同倍数。 7.1测长示值误差
调整样品台，旋转标准样板使栅格的线条沿着竖直方向，栅格间距的测量方向沿着图像的X轴。记录扫描图像以及对应的放大倍数，如图2所示。
2 JJF1916—2021
图2X轴测长值校准示意图
对图像上X方向的栅格间距进行测量。选取标准样板图像上M（M≥5）个栅格结
构测量线条中心间距L。间距L可由左侧边沿的间距L1与右侧边沿的间距L？的平均值计算，即L三（L1十L2）/2。连续测量3次，取平均值。对于放大倍数在20方倍以上的测长示值误差校准，L可以只包含一个间距。
栅格间距测量值按公式（1）计算：
P=L/M
(1)
测量值与标准样板实际值的差为测长示值误差。 将样品台旋转90°，使线条沿着图像Y轴，按照X方向栅格间距的测量方法来测量
Y方向的栅格间距。测量值与标准样板实际值的差为测长示值误差。 7.2正交畸变
二维栅格样板进行测量，将二维栅格标准样板的图像中水平线条调整为沿着X方向。如图3所示，选取X、Y方向5个间隔周期以上测量长度，用扫描电子显微镜的图像测量软件测量栅格图像上横向与纵向栅格方向的夹角，与标准样板实际校准值的差即为校准结果。
日
BCL
DOD
口口
X
图3正交畸变校准示意图
7.3线性失真度
在放大倍数1000倍，测量二维栅格样板，选取一个栅格，分别平移到图像的中心和四角，各获取一幅图像
测量5个位置上栅格的X、Y方向的宽度，分别为o，yo；1，y1；2，y2； 3，y；4，y4。取△a:=;o，Ay:=yi-yo，其中i=l，2，3，4。
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