布魯克測(cè)量不確定度評(píng)估淺析

1. 儀器校準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 (u_cal)：這是最主要的分量之一。它來源于對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)器（如臺(tái)階高度樣塊、柵格標(biāo)準(zhǔn)片）自身的不確定度，以及校準(zhǔn)過程的重復(fù)性。標(biāo)準(zhǔn)器的校準(zhǔn)證書會(huì)給出其標(biāo)準(zhǔn)值及擴(kuò)展不確定度（k=2）。

   
   

2. 儀器分辨力與有限采樣引入的不確定度 (u_res)：設(shè)備的垂直（Z）方向分辨力（如0.1 nm）和橫向（XY）像素尺寸決定了其探測(cè)微小變化的能力。采樣間距（步長(zhǎng)）若不夠密，可能會(huì)丟失表面細(xì)節(jié)，貢獻(xiàn)不確定度。

   
   

3. 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 (u_rep)：在相同條件下，對(duì)同一被測(cè)樣品的同一位置進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的離散程度。這反映了設(shè)備、環(huán)境和樣品狀態(tài)的短期穩(wěn)定性。通常用多次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差來評(píng)估。

   
   

4. 樣品因素引入的不確定度 (u_samp)：

   
   

• 樣品不均勻性：被測(cè)參數(shù)（如粗糙度）在樣品表面的微小區(qū)域內(nèi)可能存在自然變化。

  
  

• 樣品制備與放置：清潔程度、固定方式、傾斜角度等可能影響測(cè)量結(jié)果。

  
  

• 材料光學(xué)特性：對(duì)于透明、高反光或強(qiáng)散射材料，信號(hào)處理算法的適用性會(huì)引入額外的不確定性。

  
  

5. 環(huán)境因素引入的不確定度 (u_env)：溫度波動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備與樣品的熱膨脹/收縮，振動(dòng)影響掃描穩(wěn)定性等。

   
   

6. 操作者因素引入的不確定度 (u_oper)：在非全自動(dòng)測(cè)量中，操作者的對(duì)焦、選點(diǎn)等主觀判斷可能帶來微小差異。

   
   

7. 算法與數(shù)據(jù)處理引入的不確定度 (u_proc)：濾波器的選擇與截止波長(zhǎng)設(shè)定、傾斜校正的方式、異常值剔除等后處理步驟，可能對(duì)最終參數(shù)的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。

   
   

1. 識(shí)別：針對(duì)特定的測(cè)量任務(wù)（如測(cè)量某拋光件的Sa值），識(shí)別所有適用的不確定度來源。

   
   

2. 量化：通過校準(zhǔn)證書、重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)備規(guī)格書、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)等方式，評(píng)估每個(gè)來源的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

   
   

3. 合成：將各獨(dú)立分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度按照適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行合成，得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 (u_c)。

   
   

4. 擴(kuò)展：將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以一個(gè)包含因子k（通常k=2，對(duì)應(yīng)約95%的置信水平），得到擴(kuò)展不確定度 (U = k * u_c)。

   
   

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