совершенствование государственно системы обеспечения единства измерений (стр. 3 из 4)

31 июля 2007г 44организации из 16 стран мира подписали Декларацию «принципы контроля за нанотехнологиями и наноматериалами», содержащие 8 основополагающих принципов, которые должны составить фундамент для адекватного и эффективного контроля и оценки формирующейся в области нанотехнологий, включая те наноматериалы, которые уже широко используются в коммерческих целях. В настоящее время существует несколько международных и национальных программ, касающихся стандартизации и нормативного регулирования в области нанотехнологий. Международная организация по стандартизации (ISO), Европейский комитет по стандартизации (CEN) и организации экономического сотрудничества и развития(OECD) сформировали рабочие группы, ответственные за стандартизацию в области нанотехнологий. Основные задачи их работы касаются вопросов терминологии и номенклатуры, метрологии, методологии и определения эталонных материалов в области здравоохранения, охраны окружающей среды и безопасности.

В нашей стране в рамках Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии существует Технический комитет ТК 441 «Наукоемкие технологии», занимающиеся разработкой стандартов в области нанотехнологий и включающий подкомитеты: ПК 1 Нанотехнологии, ПК 2 Кванторазмерные эффекты в наукоемких технологиях, ПК 3 Термины и определения, ПК 4 Методы и средства обеспечения единства измерений в нанотехнологиях, ПК 5 Нанотехнологии в микроэлектронике, ПК 6 Материалы, структуры и объекты нанотехнологии, ПК 7 Нанотехнологии и наноиндустрия.

Однако в России действующих стандартов в области нанотехнологий и наноматериалов еще недостаточно. Введено четыре стандарта на меры нанометрового диапазона, используемые в качестве эталонов линейных размеров в нанометровом диапазоне.

Учитывая межотраслевой характер наноиндустрии и необычных объектов, с которыми она работает, ее стандартизация должна идти по особому пути. Стандарты должны предшествовать появлению новых устройств и процессов. Такие стандарты называют опережающими. Согласно стратегии этих стандартов они предопределяют необходимость создания новых инструментов и процессов, компонентов и продуктов давая импульс для их разработки. Такой подход стимулирует конкуренцию на мировом рынке для быстрой коммерциализации и широкого распространения новых разработок.

2.2 Международное сотрудничество в нанометрологии.

Решение задач нанометрологии осуществляется на основе международного сотрудничества. В первую очередь, здесь надо отметить создание Технического комитета Международной организации по стандартизации (International organization for standardization – ISO) ISO/TC 229 "Нанотехнологии". Свое первое заседание Комитет провел 9-11 ноября 2005 г. в Лондоне. Организатор заседания – Британская организация по стандартизации.

Первоочередные задачи ISO/TC 229, сформулированные странами-участниками заседания, состоят в стандартизации по следующим направлениям: термины и определения, метрология и методы испытаний и измерений, стандартные образцы состава и свойств, моделирование процессов, медицина и безопасность, воздействие на окружающую среду. Решение этих задач, по мнению специалистов, даст мощный импульс развитию нанотехнологий и их практическому применению в различных отраслях экономики.

В рамках Технического комитета ISO/TC 229, секретариат которого ведет Британский институт стандартов, деятельность подкомитета по метрологии, методам измерений и испытаний координирует Япония, подкомитета по терминам и определениям – Канада, подкомитета по здоровью, безопасности и окружающей среде – Соединенные Штаты Америки.

В России функции государственной метрологической службы возложены на Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии – Ростехрегулирование и подведомственные ему организации. В их обязанности входит обеспечение единства измерений, включая государственные испытания, с целью утверждения типа вновь произведенных или импортируемых средств измерений, надзор за состоянием и применением находящихся в эксплуатации средств измерений, обеспечение прослеживаемости передачи размера единиц физических величин в нанодиапазон всем применяемым средствам измерений, метрологическая экспертиза стандартов и иных нормативных документов, организация службы стандартных справочных данных, участие в работе международных метрологических организаций.

Для решения этих задач в области высоких технологий, включая нанотехнологию, в Ростехрегулировании создан Технический комитет по стандартизации ТК 441 "Наукоемкие технологии", функции организаторской деятельности секретариата которого возложены на Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума Ростехрегулирования (НИЦПВ).

В состав ТК 441 наряду с НИЦВП входят Институт радиотехники и электроники РАН, Институт кристаллографии РАН, Физико-технологический институт РАН, Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Центр фотохимии РАН, Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН, Институт физики полупроводников СО РАН, Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН, Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности “Гиредмет”, фирма НТ-МДТ, Центральный научно-исследовательский технологический институт "Техномаш", Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы, Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, Московский институт стали и сплавов, Московский физико-технический институт.

Следует отметить, что за НИЦПВ закреплено участие от России в деятельности Технического комитета ISO/TC 229 "Нанотехнологии".

Центр является также членом Международной ассоциации производителей материалов, оборудования и технологий для полупроводниковой промышленности и плоскопанельных дисплеев (Semiconductor Equipment and Materials International – SEMI).

НИЦПВ также является координатором проекта "Метрологическое обеспечение нанотехнологий" в рамках Международной организации КООМЕТ по европейско-азиатскому сотрудничеству в области метрологии, посвященного решению фундаментальных проблем метрологии в нанотехнологиях. Страны-участники: Россия, Беларусь, Украина, Словакия, Германия. На настоящий момент разработаны проект концепции метрологического обеспечения нанотехнологий и технология передачи размера единиц физических величин в нанодиапазон.

2.3 Обеспечение единства измерений в нанометровом диапазоне.

В конце 20 в. Метрологическое обеспечение измерений длин менее 1 м осуществлялось только в диапазоне 1 мкм – 1м, которому соответствовала многоступенчатая структурная схема передачи размера единицы длины от Первичного эталона к измеряемому объекту. Эту схему можно представить в виде пирамиды, в основании которой находится вся совокупность рабочих средств измерений, а вершину занимает Первичный эталон единицы длины (рис 3а).(1-ПЭ, 2-Эталоны 1-го разряда, 3-Эталоны 2-го разряда, 4-Эталоны 3-го разряда, 5-рабочие средства измерений). Каждый из разрядов указанных на рисунке обладает некоторыми свойствами эталонов как верхнего так и нижнего уровня, что позволяет передать размер единицы длины между уровнями. Такое большое количество уровней увеличивает погрешность измерений от 0.02нм для ПЭ до 100нм на измеряемом объекте, что не позволяет проводить измерения линейный размеров менее 1 мкм.

Бурное развитие нанотехнологии, имеющей дело с объектами, размеры которых порядка атомных, уже сейчас требует решения проблемы обеспечения единства линейных измерений в нанометровом диапазоне (1-1000нм). Линейные измерения в этой области длин производятся с помощью новых, созданных во 2-й половине 20 в приборов – зондовых микроскопов, обладающих высоким разрешением.

Чтобы превратить эти приборы, расположенные у потребителя, из наблюдательных в средства измерений, необходимо осуществлять калибровку этих приборов с абсолютной привязкой к ПЭ единицы длины – метру. Старая схема такой привязки, показанная на рис 3а ,не годится для этого - слишком большая потеря точности на промежуточных уровнях. Необходима новая схема в которой устраняются некоторые промежуточные уровни (рис 3б) –одну меру малой длины, которая обладала бы свойствами связывающими ее с ПЭ и с рабочими средствами измерений.

Также была разработана структурная схема передачи размера единицы длины в нанодиапазон. Она представлена на рис 4.