Longueur et grandeurs dimensionnelles
Les activités de recherche et de développement en longueur et grandeurs dimensionnelles se scindent entre le maintien à niveau des références et des études de développement.
En 2006, les principales études portent sur :
- la mise en oeuvre d'un système de mesure de longueurs d'ondes dans le vide basé sur l'utilisation d'un laser femtoseconde pour l'étalonnage des lasers utilisés en métrologie des longueurs ;
- la conception d'un dispositif de positionnement à résolutions nanométriques couplé à un microscope à force atomique (AFM) pour la nanométrologie dimensionnelle.
Traçabilité en métrologie des longueurs avec un système femtoseconde
L'objectif de cette étude est de mettre en oeuvre un dispositif permettant de mesurer directement toute longueur d'onde comprise entre 500 nm et 1 100 nm avec une incertitude relative de l'ordre de quelques 10-12.
Le dispositif en cours de développement est basé sur un laser femtoseconde Ti:Sa pompé à 532 nm (figure 1) suivi d'une fibre à cristaux photoniques pour que le peigne de fréquences couvre une octave.
Fig. 1. - Système femtoseconde en cours de développement au LNE-INM
Nanométrologie dimensionnelle
L'activité en nanométrologie dimensionnelle du LNE a pour objectif de développer une capacité à effectuer des raccordements dimensionnels pour des objets issus des nanotechnologies.
Le pivot de cette activité en cours de développement repose sur l'association :
- d'un système de positionnement tridimensionnel de haute exactitude ;
- d'un microscope à force atomique (AFM).
Système de positionnement tridimensionnel de haute exactitude
Le LNE réalise un système de positionnement tridimensionnel (figure 2) possédant une étendue de mesure :
- de 300 mm suivant les axes X et Y (avec une incertitude visée de 30 nm sur l'ensemble de la course) ;
- de 50 µm suivant l'axe Z (avec une incertitude visée de 2 nm).
Fig. 2. - Système de positionnement dans son environnement
Cette machine met en pratique le principe de la structure métrologique dissociée qui est appliquée sur le plateau angulaire, référence nationale d'angle.
Microscope à force atomique (AFM)
Le capteur retenu pour sonder la topographie des échantillons est de type microscope à force atomique. Afin d'assurer une meilleure maîtrise de l'instrument (en particulier sur l'aspect de la traçabilité des mesures), le LNE a choisi de développer en interne son microscope AFM (figure 3).
Fig. 3. - Vue de la tête AFM sur son support utilisé pour le couplage sur le système de positionnement 3D
