简述纳米测量技术与微型智能仪器

X射线的作用下，二次发射的散射光所叠加的效果。

X射线干涉仪原理与光栅类似，不过是光线变为波长更短的X射线，接收信号是干涉条纹而已。

1.6展望

纵观纳米测量技术发展的历程，它的研究主要向两个方向发展：一是在传统的测量方法基础上，应用先进的测试仪器解决应用物理和微细加工中的纳米测量问题，分析各种测试技术，提出改进的措施或新的测试方法；二是发展建立在新概念基础上的测量技术，利用微观物理、量子物理中最新的研究成果，将其应用于测量系统中，它将成为未来纳米测量的发展趋向。

但纳米测量中也存在一些问题限制了它的发展。建立相应的纳米测量环境一直是实现纳米测量亟待解决的问题之一，而且在不同的测量方法中需要的纳米测量环境也是不同的，目前应该建立一个合适的纳米环境，寻求新的测量原理和多种技术的综合应用。同时，对纳米材料和纳米器件的研究和发展来说，表征和检测起着至关重要的作用。由于人们对纳米材料和器件的许多基本特征、结构和相互作用了解得还不很充分，使其在设计和制造中存在许多的盲目性，现有的测量表征技术就存在着许多问题。此外，由于纳米材料和器件的特征长度很小，测量时产生很大扰动，以至产生的信息并不能完全代表其本身特性。这些都是限制纳米测量技术通用化和应用化的瓶颈，因此，纳米尺度下的测量无论是在理论上，还是在技术和设备上都需要深入研究和发展。

2.微型智能仪器

微型智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中，从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器，能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理、控制信号的输出、放大、与其它仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器属于微电子机械系统的研究范畴。使用时，只需按系统的需要，选取不同微型智能仪器进行组合即可。微型智能仪器是仪器和微电子机械技术结合后的一个必然发展趋势，它的实现将带来仪器技术、传感器技术、信息技术等的重大变化。

微型智能仪器通常采用微电子机械技术将多传感器集成在一起，再与处理信号的信息处理单元和控制输出件集成。根据需要，可测量和评定所感兴趣的参数，并向需要的地方传输控制信号。这个系统，可以估测由相互干扰产生的噪声。在人体中，传感信号通过神经系统来接收并传给大脑，由大脑用天然的“并行计算系统”可靠准确地测评它们，最后再控制相应的执行器官，微型智能仪器可望具有类似的功能。

2.1微型智能仪器发展的可能性

(1)微传感器的不断发展

目前，传感器有越来越小的趋势。通过MEMS技术可以实现单一的微传感器到极小尺寸的集成传感器系统。今天正在出现大量的微传感器，它们很有发展前途和广阔的市场前景。世界市场容量的年增加量大约是20%，而且有很多竞争者。以MEMS技术为支持，完全可以实现微传感器的一个独立市场，在未来的工业自动化、环境保护、生产和加工技术以及军事领域将发挥很大作用。

(2)信息处理单元体积的不断缩小

微型智能仪器的本质就是多传感器的集成、传感器与信息处理单元的集成、信息处理和控制信号输出。信息处理单元对应于宏观的CPU。由于微电子技术的发展，目前器件的线宽可达0.18μm，微电子的集成度更高，因此可把微型传感器、信息处理单元、输出电路集成为智能仪器。

(3)封装、系统集成、模数电路的集成等技术的发展

微型智能仪器几乎要涉及所有的MEMS技术。在一个微型智能仪器中，不仅有各种传感器的敏感材料和结构，还要有模拟电路、数字电路、信息存储电路、信息处理电路等。这就需要解决一些相应的关键技术如封装、系统集成、连接技术、模数电路集成等。这些问题已经在MEMS技术中得到一定的解决，因此在今后的研究中，可为微型智能仪器的发展提供技术支持。

2.2微型智能仪器发展的必然性

(1)模块化的发展模块化发展能够给人们提供极大的方便。目前的传感器，往往要根据传感器的本身进行前置电路的设计，还要进行系统的标定等，不仅花费大量时间，而且结果往往不理想。而微型智能仪器是一个模块，对使用者，只需关心它的输出即可，其它均由智能仪器本身完成。模块化的趋势是系统设计的必然趋势，也必然对微型智能仪器提出同样的要求。

(2)信息处理的发展信息获取和处理越来越快，人们在进行信号采集时，希望许多工作由CPU以外的器件完成。微型智能仪器可以作为一个计算机的外围部件，它既能完成传统智能仪器的所有工作，同时又把有用信息传输给计算机。这样使测控系统更加简洁，效率提高。

(3)系统集成的继续发展微型传感器体积孝成本低，目前已