國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

1工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2023年12月28日下達(dá)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂計(jì)劃：《表

面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力顯微鏡探針柄輪廓原位

表征程序》（國(guó)標(biāo)計(jì)劃號(hào)：20232371-T-469），由上海交通大學(xué)負(fù)責(zé)起草，由全

國(guó)微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理。

本標(biāo)準(zhǔn)的起草單位為：

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人為：

立項(xiàng)背景

原子力顯微術(shù)（AFM）對(duì)納米級(jí)表面成像具有越來(lái)越重要的意義。其成像

機(jī)制包括通過(guò)AFM探針形狀擴(kuò)大表面形貌。實(shí)際上，探針尖端的半徑在1nm至

200nm的范圍內(nèi)，這與許多重要的表面形貌特征在同一數(shù)量級(jí)。因此，成像所用

探針的形狀和尺寸對(duì)獲得的AFM圖像有很大的影響。另外，用于控制AFM探針

和樣品表面之間的距離的機(jī)制會(huì)在AFM的成像中產(chǎn)生偽影，因?yàn)橛行У奶结樞?/p>

狀特性取決于控制參數(shù)。探針的半徑及其半錐角經(jīng)常用于表示AFM探頭的規(guī)格。

然而，實(shí)際的探針通常不能被這么簡(jiǎn)單的描述。因此需要一種對(duì)探針柄形狀的定

量描述。

1.2立項(xiàng)過(guò)程

本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目于2023年立項(xiàng)，由全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組負(fù)責(zé)該標(biāo)

準(zhǔn)的制定工作。前期準(zhǔn)備階段主要通過(guò)訪問(wèn)國(guó)內(nèi)外各標(biāo)準(zhǔn)化組織專業(yè)網(wǎng)站，查閱

國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在分析調(diào)研的基礎(chǔ)上確定了本標(biāo)準(zhǔn)等同采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

在標(biāo)準(zhǔn)編制階段，本著對(duì)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)體系準(zhǔn)確、統(tǒng)一理解，為其它相關(guān)

標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考依據(jù)原則的指導(dǎo)下，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)所涉及專業(yè)術(shù)語(yǔ)、公式以及操作

過(guò)程表述進(jìn)行確認(rèn)、校對(duì)，并在項(xiàng)目組多次會(huì)議上進(jìn)行討論和修改，最終形成了

本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)會(huì)議進(jìn)程及內(nèi)容討論介紹如下：

1)2016年12月27日全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在上海召開2016年年

會(huì)。年會(huì)投票通過(guò)《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子

力顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》新立項(xiàng)建議，決定上報(bào)上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化委員

會(huì)，同時(shí)決定成立標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研起草組，由上海交通大學(xué)負(fù)責(zé)牽頭預(yù)研起草，明

確了編寫工作的時(shí)間進(jìn)度和任務(wù)分工。

2)2017年4月18日第二屆第六次全國(guó)微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)表面化學(xué)分

析分技術(shù)委員會(huì)全體會(huì)議在北京召開，會(huì)議通過(guò)了全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)

化工作組報(bào)送的《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力

1

顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》新立項(xiàng)建議，決定上報(bào)國(guó)標(biāo)委。

3)2017年12月7日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在蘇州召開2017年年

會(huì)，與會(huì)代表對(duì)《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力

顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》的起草工作進(jìn)行了進(jìn)一步落實(shí)，并對(duì)已成

文部分進(jìn)行了討論，提出了修改意見。

4)2019年1月7日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在桂林召開2018年年

會(huì)，領(lǐng)導(dǎo)、專家和企業(yè)代表等相關(guān)方就工作組提交的本標(biāo)準(zhǔn)草稿進(jìn)行了討論，

按修訂后的GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編

寫》的編寫規(guī)則要求，修改了草案格式，更新或補(bǔ)充了封面、前言等要素。

5)2020年9月15日，全國(guó)表面化學(xué)分析分技術(shù)委員會(huì)年會(huì)上，審查通過(guò)了修

改后的本標(biāo)準(zhǔn)草案，繼續(xù)申報(bào)國(guó)標(biāo)委。

6)2023年6月15日，全國(guó)表面化學(xué)分析分技術(shù)委員會(huì)年會(huì)上經(jīng)全體參會(huì)委員

投票，同意本標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)上報(bào)國(guó)標(biāo)委。

7)2023年12月28日，下達(dá)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂計(jì)劃。

8)2024年1月-6月，進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備與方案設(shè)計(jì)。

9)2024年8月16日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在昆明召開2024年年

會(huì)，領(lǐng)導(dǎo)、專家和企業(yè)代表等相關(guān)方就工作組提交的本標(biāo)準(zhǔn)草稿進(jìn)行了討論，

建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原

子力顯微鏡探針柄輪廓原位表征方法》。

2.標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)遵循GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編

寫》的編寫規(guī)則要求。本標(biāo)準(zhǔn)等同采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO13095-2014，標(biāo)準(zhǔn)的章節(jié)

安排、圖表、敘述與原版一致，保持原版的連貫性和完整性。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)試驗(yàn)方

法的原理、試驗(yàn)程序、操作要求、試驗(yàn)步驟等進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的代表性、

重復(fù)性、可操作性進(jìn)行評(píng)估。標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍與原版一致，在有關(guān)技術(shù)內(nèi)容方面

（如術(shù)語(yǔ)定義和一些通用詞匯等）與現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、文檔的概念協(xié)調(diào)一致。

2.2主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)包含了兩種詳細(xì)確定探針柄形狀的方法：探針輪廓投影（PPP）和有

效探針形狀特征（EPSC），二者都是投影到指定平面上，并且其又包括探針控

制機(jī)制。PPP提供了連續(xù)的輪廓，而EPSC提供了一些離散的特征點(diǎn)。PPP結(jié)合探

針形狀特征（PSC）進(jìn)行測(cè)量，給出常規(guī)應(yīng)用時(shí)探針的質(zhì)量；而EPSC可以給出

探針用于狹窄溝槽及類似結(jié)構(gòu)深度測(cè)量時(shí)的有效性。真實(shí)的表面形狀可以通過(guò)精

確的真實(shí)探針形狀模型從所測(cè)量的表面中還原估計(jì)出來(lái)。本標(biāo)準(zhǔn)提供了定量測(cè)定

AFM探針柄形狀的方法，確保了探針足以測(cè)量具有狹窄溝槽以及類似結(jié)構(gòu)的表

面，并確保了AFM成像的可重復(fù)性。

本標(biāo)準(zhǔn)包括6章和6個(gè)附錄.

1）范圍

規(guī)定了《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力顯微鏡探

針柄輪廓原位表征程序》標(biāo)準(zhǔn)的基本技術(shù)內(nèi)容與適用范圍。

2）規(guī)范性引用文件

2

給出了本標(biāo)準(zhǔn)引用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的名稱。

3）術(shù)語(yǔ)和定義

本章給出了適用于本標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語(yǔ)與定義。

4）符號(hào)和縮略術(shù)語(yǔ)

本章給出了本標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的符號(hào)和縮略術(shù)語(yǔ)的具體內(nèi)容。

5）探針表征過(guò)程

本章給出了本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的兩類定量測(cè)定AFM探針柄形狀的方法。

6）探針特征報(bào)告

本章給出了通過(guò)定量測(cè)定AFM探針柄形狀的報(bào)告所應(yīng)包含的內(nèi)容。

7）附錄A

附錄A是資料性附錄，該附錄給出了AFM圖像對(duì)測(cè)量模式和設(shè)置的依賴性。

8）附錄B

附錄B是規(guī)范性附錄，該附錄給出了參考樣品制備要求。

9）附錄C

附錄C是資料性附錄，該附錄給出了參考結(jié)構(gòu)的示例。

10）附錄D

附錄D是資料性附錄，該附錄給出了EPSC測(cè)量重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果。

11）附錄E

附錄E是資料性附錄，該附錄給出了探針柄輪廓分析的平面校正方案。

12）附錄F

附錄F是資料性附錄，該附錄給出了報(bào)告示例。

3.主要實(shí)驗(yàn)(或驗(yàn)證)情況分析

按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)符合相應(yīng)要求。使用本標(biāo)準(zhǔn)所述中的兩種方法在實(shí)驗(yàn)室

間對(duì)原子力顯微鏡探針柄輪廓進(jìn)行測(cè)定與比較。計(jì)算兩種方法測(cè)量原子力顯微鏡

探針柄輪廓的平均標(biāo)準(zhǔn)差，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)測(cè)量的分散性，從而驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)方法的準(zhǔn)確性

與可重復(fù)性。

4.采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)

比情況

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO13095–201

5.與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律，法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)無(wú)沖突。

6.重大分歧意見的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)在起草過(guò)程中無(wú)重大分歧。

7.標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說(shuō)明

建議本標(biāo)準(zhǔn)作為“推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”發(fā)布并實(shí)施。

8.貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

貫徹本標(biāo)準(zhǔn)可為基于掃描探針顯微術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的企業(yè)、科研單位與檢測(cè)

機(jī)構(gòu)提供測(cè)定探針柄輪廓的方法、這些方法試驗(yàn)準(zhǔn)確、重復(fù)性好、可操作性強(qiáng)。

3

建議在基于掃描探針顯微術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)的企業(yè)、科研單位與檢測(cè)機(jī)構(gòu)宣貫本標(biāo)

準(zhǔn)，并在相關(guān)技術(shù)文件中采用本標(biāo)準(zhǔn)。建議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，6個(gè)月內(nèi)實(shí)施。

9.廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無(wú)

10.對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的意見及處理結(jié)果

無(wú)

4

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

1工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)2023年12月28日下達(dá)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂計(jì)劃：《表

面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力顯微鏡探針柄輪廓原位

表征程序》（國(guó)標(biāo)計(jì)劃號(hào)：20232371-T-469），由上海交通大學(xué)負(fù)責(zé)起草，由全

國(guó)微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理。

本標(biāo)準(zhǔn)的起草單位為：

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人為：

立項(xiàng)背景

原子力顯微術(shù)（AFM）對(duì)納米級(jí)表面成像具有越來(lái)越重要的意義。其成像

機(jī)制包括通過(guò)AFM探針形狀擴(kuò)大表面形貌。實(shí)際上，探針尖端的半徑在1nm至

200nm的范圍內(nèi)，這與許多重要的表面形貌特征在同一數(shù)量級(jí)。因此，成像所用

探針的形狀和尺寸對(duì)獲得的AFM圖像有很大的影響。另外，用于控制AFM探針

和樣品表面之間的距離的機(jī)制會(huì)在AFM的成像中產(chǎn)生偽影，因?yàn)橛行У奶结樞?/p>

狀特性取決于控制參數(shù)。探針的半徑及其半錐角經(jīng)常用于表示AFM探頭的規(guī)格。

然而，實(shí)際的探針通常不能被這么簡(jiǎn)單的描述。因此需要一種對(duì)探針柄形狀的定

量描述。

1.2立項(xiàng)過(guò)程

本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目于2023年立項(xiàng)，由全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組負(fù)責(zé)該標(biāo)

準(zhǔn)的制定工作。前期準(zhǔn)備階段主要通過(guò)訪問(wèn)國(guó)內(nèi)外各標(biāo)準(zhǔn)化組織專業(yè)網(wǎng)站，查閱

國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在分析調(diào)研的基礎(chǔ)上確定了本標(biāo)準(zhǔn)等同采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

在標(biāo)準(zhǔn)編制階段，本著對(duì)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)體系準(zhǔn)確、統(tǒng)一理解，為其它相關(guān)

標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考依據(jù)原則的指導(dǎo)下，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)所涉及專業(yè)術(shù)語(yǔ)、公式以及操作

過(guò)程表述進(jìn)行確認(rèn)、校對(duì)，并在項(xiàng)目組多次會(huì)議上進(jìn)行討論和修改，最終形成了

本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)會(huì)議進(jìn)程及內(nèi)容討論介紹如下：

1)2016年12月27日全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在上海召開2016年年

會(huì)。年會(huì)投票通過(guò)《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子

力顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》新立項(xiàng)建議，決定上報(bào)上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化委員

會(huì)，同時(shí)決定成立標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研起草組，由上海交通大學(xué)負(fù)責(zé)牽頭預(yù)研起草，明

確了編寫工作的時(shí)間進(jìn)度和任務(wù)分工。

2)2017年4月18日第二屆第六次全國(guó)微束分析標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)表面化學(xué)分

析分技術(shù)委員會(huì)全體會(huì)議在北京召開，會(huì)議通過(guò)了全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)

化工作組報(bào)送的《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力

1

顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》新立項(xiàng)建議，決定上報(bào)國(guó)標(biāo)委。

3)2017年12月7日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在蘇州召開2017年年

會(huì)，與會(huì)代表對(duì)《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原子力

顯微鏡探針柄輪廓原位表征程序》的起草工作進(jìn)行了進(jìn)一步落實(shí)，并對(duì)已成

文部分進(jìn)行了討論，提出了修改意見。

4)2019年1月7日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在桂林召開2018年年

會(huì)，領(lǐng)導(dǎo)、專家和企業(yè)代表等相關(guān)方就工作組提交的本標(biāo)準(zhǔn)草稿進(jìn)行了討論，

按修訂后的GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編

寫》的編寫規(guī)則要求，修改了草案格式，更新或補(bǔ)充了封面、前言等要素。

5)2020年9月15日，全國(guó)表面化學(xué)分析分技術(shù)委員會(huì)年會(huì)上，審查通過(guò)了修

改后的本標(biāo)準(zhǔn)草案，繼續(xù)申報(bào)國(guó)標(biāo)委。

6)2023年6月15日，全國(guó)表面化學(xué)分析分技術(shù)委員會(huì)年會(huì)上經(jīng)全體參會(huì)委員

投票，同意本標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)上報(bào)國(guó)標(biāo)委。

7)2023年12月28日，下達(dá)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂計(jì)劃。

8)2024年1月-6月，進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備與方案設(shè)計(jì)。

9)2024年8月16日，全國(guó)掃描探針顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)化工作組在昆明召開2024年年

會(huì)，領(lǐng)導(dǎo)、專家和企業(yè)代表等相關(guān)方就工作組提交的本標(biāo)準(zhǔn)草稿進(jìn)行了討論，

建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《表面化學(xué)分析原子力顯微術(shù)用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量的原

子力顯微鏡探針柄輪廓原位表征方法》。

2.標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)遵循GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和