JJF
江苏省地方计量技术规范
JJF（苏）236－2020
原子力显微镜校准规范 Calibration Specification for Atomic Force Microscope
2020-09-07发布
2020-12-01实施
江苏省市场监督管理局发布 JJF（苏）236-2020
原子力显微镜校准规范
JJF(苏）236一2020
Calibration Specificationfor
AtomicForceMicroscope
本规范经江苏省市场监督管理局于2020年09月07日批准，并自2020
年12月01日起施行。
归口单位：江苏省几何量计量专业技术委员会主要起草单位：常州检验检测标准认证研究院
本规范委托江苏省几何量计量专业技术委员会负责解释 JJF（苏）236-2020
本规范主要起草人：
周志峰 （常州检验检测标准认证研究院）马建龙 （江苏省计量科学研究院）黄永刚 （常州检验检测标准认证研究院）
本规范参加起草人：
毛勤卫 （常州检验检测标准认证研究院）王孜一 （常州检验检测标准认证研究院）孙 瑛 （常州检验检测标准认证研究院）唐
（常州检验检测标准认证研究院）
II JJF（苏）236-2020
目 髪录
引 言 1 范围 2 引用文件. 3 术语和计量单位.
(1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (4) (5) (5) (5) (6) (7) (10) (11)
概述 5 计量特性.
4
校准条件. 6.1 环境条件 6.2测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1Z向漂移及噪声 7.2Z向亚纳米高度校正比例因子 7.3Z向位移测量误差 7.4Z向位移测量重复性 8 校准结果表达. 9复校时间间隔附录A 探针使用中检查（基本锐度测试）附录B 原子力显微镜Z向位移测量误差的测量不确定度评定，附录C 校准证书内容附录D 校准证书内页格式
6 JJF（苏）236-2020
引言
本规范依据JJF1071《国家计量校准规范编写规则》编制，规范中的通用
计量术语符合JJF1001《通用计量术语及定义》，附录中的测量不确定度示例依据JJF1059《测量不确定度评定与表示》评定。
本规范主要参考GB/T27760-2011《利用Si（111)晶面原子台阶对原子力显微镜亚纳米高度测量进行校准的方法》、GB/T19067.1-2003《产品几何量技术规范（GPS)表面结构轮廓法测量标准第1部分：实物测量标准》、JJF1351-2012 《扫描探针显微镜校准规范》等编制而成。
本规范为首次发布。
I JJF（苏）236—2020
原子力显微镜校准规范
1范围
本规范适用于以几何表面形貌为测量对象的原子力显微镜的乙向校准，涉及
X、Y向校准参照JJF1351-2012《扫描探针显微镜校准规范》。 2引用文件
本规范引用下列文件： JJF1351-2012扫描探针显微镜校准规范 GB/T19067.1-2003产品几何量技术规范（GPS)表面结构轮廓法测量标准
第1部分：实物测量标准
GB/T27760-2011 利用Si(111)晶面原子台阶对原子力显微镜亚纳米高度测量进行校准的方法
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规范：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术语和计量单位 3.1原子力显微镜atomicforcemicroscope(AFM)
通过检测探针与样品表面相互作用力（吸引力或排斥力）来获得表面高度进而得到样品表面形貌的测量仪器。 3.2坐标轴coordinateaxes
检测表面形貌时使用的坐标系。垂直于样品台平面的方向为Z向，平行于样品台平面且相互垂直的方向为X、Y向。一般情况下X向为快速扫描方向。 4概述
原子力显微镜利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。 5计量特性 5.1Z向漂移和噪声 5.2Z向亚纳米高度校正比例因子 5.3Z向位移测量误差 5.4Z向位移测量重复性
- JF（苏）236—2020
6校准条件 6.1环境条件
仪器使用允许的环境条件，测量过程中应测量和记录环境的温度、湿度。使用的标准样板应在测量环境中稳定不小于2h。 6.2 测量标准及其他设备
表1测量标准及其他设备
序号 1
标准器及技术要求
校准项目
标准器具
技术要求
U=4nm+5×10H,k=2
Z向漂移及噪声
纳米级台阶样板具有测量值的原 测量范围：（0.1~10）nm，
H为台阶高度，
乙向亚纳米高度校正比例因子
2
不确定度：U=0.09nm，k=2
子台阶样品
3
Z向位移测量误差
测量范围：（10~1000）nm，
纳米级台阶样板 U=4nm+5x10°H,k=2
Z向位移测量重复性
H为台阶高度，
4
1
校准项目和校准方法 7.1Z向漂移及噪声 7.1.1Z向漂移校准
用纳米级台阶样板中平面测量区域作被测对象，将原子力显微镜调整在测量状态。关闭X、Y、Z的反馈，让探针和样品接触后锁死X、Y方向的扫描范围仅保留Z向扫描功能。行扫描频率1Hz，扫描分辨率为512×512像素，，按约定的时间连续测量，以约定时间内测量数据的均方根（RMS）作为该项的校准结果，计算公式如下：
AZ?
D =
(1)
N
式中：
D-Z向漂移，单位：nm N一测量点数； ZZ向测量值，单位：nm。
7.1.2Z向噪声校准
2