ГОСТ Р 56647-2015 Нанотехнологии. Часть 6. Характеристики нанообъектов и методы их определения. Термины и определения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТР

56647—

2015/

ISO/TS 80004-6:2013

НАНОТЕХНОЛОГИИ

Часть 6

Характеристики нанообъектов и методы их определения. Термины и определения

(ISO/TS 80004-6:2013, IDT)

Издание официальное

Москва Стандартмнформ 2016

ГОСТ Р 56647—2015

Предисловие

• 1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного документа, указанного в пункте 4

• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК441 «Нанотехнологии»

• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2015 г. № 1586-ст

• 4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ИСОГГС 80004-6:2013 «Нанотехнологии. Словарь. Часть 6. Характеристики нанообъектов» (ISO/TS 80004-6:2013 «Nanotechnologies — Vocabulary — Part 6: Nano-object characterization», IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5—2012 (пункт 3.5)

• 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0—2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

• 1 Область применения

• 2 Основные термины и определения

• 3 Термины и определения понятий, относящихся к размерам нанообъектов и методам

их определения

• 3.1 Термины и определения понятий, относящихся к размерам и форме нанообъектов

• 3.2 Термины и определения понятий, относящихся к методам рассеяния света

• 3.3 Термины и определения понятий, относящихся к устройствам, применяемым

для определения характеристик аэрозольных нанообъектов

• 3.4 Термины и определения понятий, относящихся к методам разделения веществ

• 3.5 Термины и определения понятий, относящихся к методам микроскопии

• 3.6 Термины и определения понятий, относящихся к площади поверхности нанообъектов

и методам ее определения

• 4 Термины и определения понятий, относящихся к методам химического анализа

• 5 Термины и определения понятий, относящихся к методам определения других характеристик

нанообъектов

• 5.1 Термины и определения понятий, относящихся к методам измерений массы

• 5.2 Термины и определения понятий, относящихся к методам определения характеристик

кристаллических нанообъектов

• 5.3 Термины и определения понятий, относящихся к методам определения характеристик

нанообъектов в суспензиях

Алфавитный указатель терминов на русском языке

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке

Библиография

ill

ГОСТ Р 56647—2015

Введение

Методы измерений и современные приборы позволили открыть мир нанотехнологий. Определив характеристики, можно понять свойства и функциональную направленность применения нанообъектов.

Для определения характеристик нанообъектов важно взаимодействие специалистов и ученых, осуществляющих свою деятельность в различных областях, например материаловедении, биологии, химии, физике, а также имеющих различный опыт работы, как экспериментальной, так и теоретической. Информация о характеристиках нанообъектов и возможности их определения необходима и для представителей проверяющих органов, и специалистов в области токсикологии. С целью обеспечения правильного понимания специалистами информации о характеристиках нанообъектов, а также для обмена сведениями о результатах измерений необходимо уточнение понятий и установление стандартизованных терминов и соответствующих определений.

В настоящем стандарте термины распределены по следующим разделам:

• - раздел 2 «Основные термины и определения»;

• - раздел 3 «Термины и определения понятий, относящихся к размерам нанообъектов и методам их определения»;

• - раздел 4 «Термины и определения понятий, относящихся к методам химического анализа»;

• - раздел 5 «Термины и определения понятий, относящихся к методам определения других характеристик нанообъектов».

Наименования этих разделов сформулированы только для своеобразного руководства по поиску терминов в настоящем стандарте, так как некоторые термины относятся к методам, с помощью которых можно определить более одной характеристики нанообъектов, и их можно поместить в другие разделы стандарта. В подразделе 3.1 приведены основные термины раздела 3, которые использованы в определениях других терминов данного раздела, в том числе терминов, относящихся к устройствам, применяемым для определения характеристик нанообъектов.

Большинство методов предусматривает проведение измерений в специальных условиях, включая и соответствующую подготовку исследуемых объектов, например необходимость размещения нанообъектов на специальной поверхности, в жидкой среде или вакууме, что может повлечь за собой изменение характеристик нанообъектов.

Порядок расположения терминов, относящихся к методам определения характеристик нанообъектов, в настоящем стандарте не указывает на преимущественное применение определенных методов, и перечень этих терминов не является исчерпывающим. Методы, термины которых установлены в настоящем стандарте, более распространены, и их чаще применяют для определения тех или иных характеристик нанообъектов, чем другие. В таблице 1 приведены наиболее распространенные методы, применяемые для определения характеристик нанообъектов.

Таблица 1 — Наиболее распространенные методы, применяемые для определения характеристик нанообьекгов

Настоящий стандарт предназначен для применения в качестве основы для разработки других стандартов на термины и определения в области нанотехнологий, затрагивающих вопросы определения характеристик нанообъектов.

Установленные в настоящем стандарте термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий в области нанотехнологий, относящуюся к характеристикам нанообъектов и методам их определения.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Нерекомендуемые к применению термины-синонимы приведены в круглых скобках после стандартизованного термина и обозначены пометой «Нрк».

Термины-синонимы без пометы «Нрк» приведены в качестве справочных данных и не являются стандартизованными.

Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них произвольные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, относящиеся к определенному понятию. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

В стандарте приведены иноязычные эквиваленты стандартизованных терминов на английском языке.

В стандарте приведен алфавитный указатель терминов на русском языке, а также алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке.

Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткие формы, представленные аббревиатурой, и иноязычные эквиваленты — светлым, синонимы — курсивом.

ГОСТ Р 56647—2015/ISO/TS 80004-6:2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАНОТЕХНОЛОГИИ

Часть 6

Характеристики нанообъектов и методы их определения. Термины и определения

Nanotechnologies. Part 6. Characteristics of nano-objects and methods for determination. Terms and definitions

Дата введения — 2016—04—01

1 Область применения

Настоящий стандарт является частью серии стандартов ИСО/ТС 80004 и устанавливает термины и определения понятий в области нанотехнологий, относящихся к характеристикам нанообъектов и методам их определения.

2 Основные термины и определения

2.1

нанодиапазон: Диапазон линейных размеров приблизительно от 1 до 100 нм. nanoscale

Примечания

• 1 Верхнюю границу этого диапазона принято считать приблизительной, так как. в основном, уникальные свойства нанообьектов за ней не проявляются.

• 2 Нижнее предельное значение в этом определении (приблизительно 1 нм) введено для того, чтобы исключить из рассмотрения в качестве нанообьектов или элементов наноструктур отдельные атомы или небольшие группы атомов

(ИСО/ТС 27687:2008, статья 2.1)

2.2

нанообъект: Материальный объект, линейные размеры которого по одному, nano-object двум или трем измерениям находятся в нанодиапазоне (2.1).

Примечание — Данный термин распространяется на все дискретные объекты, линейные размеры которых находятся в нанодиапазоне

(ИСО/ТС 80004-1:2010, статья 2.5]

2.3

наночастица: Нанообъект (2.2), линейные размеры которого по всем трем nanoparticle измерениям находятся в нанодиапазоне (2.1).

Примечание — Если по одному или двум измерениям размеры нанообъекта значительно больше, чем по третьему измерению (как правило, более чем в три раза), то вместо термина «наночастица» можно использовать термины «нановолокно» (2.6) или «нанопластина» (2.4).

(ИСО/ТС 27687:2008, статья 4.1)

Издание официальное

2.4

нанопластина: Нанообъект (2.2), линейные размеры которого по одному из- nanoplate мерению находятся в нанодиапазоне (2.1), а размеры по двум другим измерениям значительно больше.

Примечания

• 1 Наименьший линейный размер — толщина нанопластины.

• 2 Размеры по двум другим измерениям значительно больше и отличаются от толщины более чем в три раза.

• 3 Наибольшие линейные размеры могут находиться вне нанодиапазона.

[ИСО/ТС 27687:2008. статья 4.2]

• 2.5

наностержень: Твердое нановолокно (2.6). nanorod

[ИСО/ТС 27687:2008, статья 4.5]

• 2.6

нановолокно: Нанообъект (2.2), линейные размеры которого по двум изме- nanofibre рениям находятся в нанодиапазоне (2.1), а по третьему измерению значительно больше.

Примечания

• 1 Нановолокно может быть гибким или жестким

• 2 Два сходных линейных размера по двум измерениям не должны отличаться друг от друга более чем в три раза, а размеры по третьему измерению должны превосходить размеры по первым двум измерениям более чем в три раза.

• 3 Наибольший линейный размер может находиться вне нанодиапазона.

[ИСО/ТС 27687:2008, статья 4.3]

2.7

нанотрубка: Полое нановолокно (2.6). nanotube

[ИСО/ТС 27687:2008, статья 4.4] 2.8

квантовая точка: Нанообъект, линейные размеры которого по трем изме- quantum dot рениям близки длине волны электрона в материале данного нанообъекта и внутри которого потенциальная энергия электрона ниже, чем за его пределами, при этом движение электрона ограничено во всех трех измерениях.

[ИСО/ТС 27687:2008, статья 4.7]

• 2.9

частица: Мельчайшая часть вещества с определенными физическими гра- particle ницами.

Примечания

• 1 Физическая граница также может быть описана как межфазная область взаимодействия (интерфейс).

• 2 Частица может перемещаться как единое целое

• 3 Настоящее общее определение частицы применимо к нанообъектам (2.2).

[ИСО 14644-6:2007, статья 2.102; ИСО/ТС 27687:2008, статья 3.1)

• 2.10

агломерат: Совокупность слабо связанных между собой частиц (2.9), или agglomerate их агрегатов (2.11), или тех и других, площадь внешней поверхности которой равна сумме площадей внешних поверхностей ее отдельных компонентов.

Примечания

• 1 Силы, скрепляющие агломерат в одно целое, являются слабыми и обусловленными, например силами взаимодействия Ван-дер-Ваальса или простым физическим переплетением частиц друг с другом.

• 2 Агломераты также называют «вторичные частицы», а их исходные составляющие называют «первичные частицы»

(ИСО/ТС 27687:2008, статья 3.2)

2.11

агрегат: Совокупность сильно связанных между собой или сплавленных ча- aggregate стиц (2.9), общая площадь внешней поверхности которой может быть значительно меньше вычисленной суммарной площади поверхности ее отдельных компонентов.

Примечания

• 1 Силы, удерживающие частицы в составе агрегата, являются более прочными и обусловленными, например ковалентными связями, или образованными в результате спекания или сложного физического переплетения частиц друг с другом

• 2 Агрегаты также называют «вторичные частицы», а их исходные составляющие — «первичные частицы». (ИСО/ТС 27687:2008, статья 3.3)

  2.12
  аэрозоль: Дисперсная система, состоящая из твердых или жидких частиц (2.9), взвешенных в газе. (ИСО 15900:2009, статья 2.1)	aerosol
  2.13
  суспензия: Жидкая неоднородная система, в которой дисперсной фазой являются мелкие частицы твердого вещества. [ИСО 4618:2006, статья 2.243]	suspension

3 Термины и определения понятий, относящихся к размерам нанообъектов и методам их определения

• 3.1 Термины и определения понятий, относящихся к размерам и форме нанообъектов

  • 3.1.1

размер частицы: Линейный размер частицы (2.9), определенный соответ- particle size ствующими методом и средствами измерений в заданных условиях.

Примечание — Разные методы анализа основаны на измерении различных физических характеристик частиц. Независимо от характеристик частицы всегда можно определить ее линейные размеры, например эквивалентный диаметр сферической частицы.

(ИСО 26824:2013, статья 1.5]

• 3.1.2

распределение частиц по размерам: Распределение частиц (2.9) в зависи- particle size мости от их размеров (3.1.1). distribution

Примечание — Термин «распределение частиц по размерам» обозначает то же понятие, что и термины «функция распределения частиц по размерам» и «распределение концентрации частиц в зависимости от их размеров» (количественное распределение частиц по размерам получают число измеренных частиц определенного размерного класса к общему количеству измеренных частиц).

(ИСО 14644-1:1999. статья 2.2.4, определение термина изменено)

3.1.3

эквивалентный диаметр: Диаметр сферического объекта, оказывающий equivalent такое же воздействие на средство измерения для определения распределе- diameter ния частиц по размерам, что и измеряемая частица (2.9).

Примечания

• 1 Физические свойства, к которым относят эквивалентный диаметр, обозначают с помощью соответствующего индекса (ИСО 9276-1:1998 [2]).

• 2 Для дискретного счета частиц приборами, работающими на принципе рассеяния света, используют эквивалентный оптический диаметр.

• 3 Другие характеристики материала, такие как плотность, используют для расчета эквивалентного диаметра частицы, например в уравнении Стокса при определении зависимости между размером частицы и временем ее осаждения в жидкости. Значения характеристик материала, используемых для расчета, должны быть представлены дополнительно.

• 4 С помощью измерительных приборов инерционного типа определяют аэродинамический диаметр. Аэродинамический диаметр — это диаметр сферы плотностью 1000 кг/м³, которая имеет такую же скорость осаждения, что и частица с неровной поверхностью

(ИСО/ТС 27687:2008, статья А.3.3, определение термина изменено]

3.2 Термины и определения понятий, относящихся к методам рассеяния света

3.2.1

радиус инерции: Мера распределения массы объекта вокруг оси, проходя- radius of щей через его центр, выраженная отношением квадратного корня из момен- gyration та инерции относительно данной оси к массе объекта.

Примечание — Для определения характеристик нанообъектов (2.2), например размеров частиц (3.1.1), необходимо определить значение радиуса инерции с помощью методов статического рассеяния света, например малоуглового нейтронного рассеяния (3.2.2) или малоуглового рентгеновского рассеяния (3.2.4).

[ИСО 14695:2003. статья 3.4]

3.2.2 малоугловое нейтронное рассеяние; МНР: Метод исследования объ- small angle neutron екта. основанный на измерении интенсивности рассеянного пучка нейтронов scattering;

на объекте при малых значениях углов рассеяния. SANS

Примечание — Рекомендуемый диапазон углов рассеяния составляет от 0,5^е до 10^е и соответствует возможности определения структуры материала, а также определения размеров рассеивающих неоднородностей в диапазоне от 1 до 100 нм. Метод позволяет получать информацию о размерах частиц (2.9) и форме диспергированных в однородной среде частиц.

3.2.3 дифракция нейтронов: Явление упругого рассеяния нейтронов, при- neutron меняемое для исследования атомной или магнитной структуры вещества. diffraction

Примечание — В методах измерений, основанных на дифракции нейтронов, регистрируют нейтроны с энергией. примерно совпадающей с энергией падающих нейтронов. С помощью сформированной в процессе исследования дифракционной картины получают информацию о структуре вещества

• 3.2.4

малоугловое рентгеновское рассеяние; МРР: Метод исследования объек- small angle X-ray та, основанный на измерении интенсивности рассеянного рентгеновского из- scattering; SAXS лучения, проходящего через объект, при малых значениях углов рассеяния.

Примечание — Рекомендуемый диапазон углов рассеяния составляет от 0,1’ до 10° и соответствует возможности определения структуры макромолекул, а также определения размеров рассеивающих неоднородностей в диапазоне от 5 до 200 нм.

(ИСО 18115-1, статья 3.18]

• 3.2.5

рассеяние света; Преобразование распределения светового потока на гра- light scattering нице раздела двух сред, имеющих разные оптические свойства.

(ИСО 13320:2009, статья 3.1.17)

• 3.2.6 гидродинамический диаметр: Эквивалентный диаметр (3.1.5) частицы (2.9), имеющей то же значение коэффициента диффузии в жидкой среде, что и реальная частица в этой среде.

  hydrodynamic diameter

  
  

  dynamic light scattering: DLS; photon correlation spectroscopy; PCS; quasi-elastic light scattering; QELS

  
  

• 3.2.7 динамическое рассеяние света; ДРС; фотонная корреляционная спектроскопия; ФКС; квазиупругое рассеяние света; КРС: Метод определения размеров частиц (3.1.1) в суспензии (2.13), основанный на анализе изменения интенсивности рассеянного света частицами (2.9), находящихся в броуновском движении, при зондировании исследуемого объекта лазерным лучом.

Примечания

• 1 Проведя анализ временной зависимости интенсивности рассеянного света, можно определить коэффициент диффузии и, следовательно, размеры частиц, например гидродинамический диаметр (3.2.6), по формуле Стокса—Эйнштейна

• 2 Данный метод применяют для определения размеров наночастиц (2.3) и частиц в диапазоне от 1 до 6000 нм. Верхний предел диапазона ограничен наличием броуновского движения и осаждением частиц.

• 3.2.8 анализ траекторий движения наночастиц; АТДН; анализ траекторий движения частиц; АТДЧ: Метод определения размеров частиц (3.1.1), основанный на исследовании траекторий перемещения облученных сфокусированным пучком лазера частиц (2.9), находящихся в броуновском движении в суспензии (2.13).

  nanoparticle tracking analysis;

  NTA; particle tracking analysis; PTA

  
  

Примечания

• 1 Проведя анализ временной зависимости интенсивности рассеянного света движущихся частиц, можно определить коэффициент диффузии и, следовательно, размеры частиц, например гидродинамический диаметр (3.2.6), по формуле Стокса—Эйнштейна.

• 2 Данный метод применяют для определения размеров наночастиц (2.3) и частиц в диапазоне от 10 до 2000 нм. Нижний предел диапазона ограничен показателем преломления частиц, а верхний предел диапазона — наличием броуновского движения и осаждением частиц

3.3 Термины и определения понятий, относящихся к устройствам, применяемым для определения характеристик аэрозольных нанообъектов

• 3.3.1

счетчик конденсированных частиц; СКЧ; Устройство, измеряющее счет ную концентрацию частиц (2.9) в аэрозоле (2.12).

Примечания

• 1 Диапазон размеров частиц, регистрируемых СКЧ, — от нескольких нанометров до нескольких сотен нанометров.

• 2 СКЧ можно использовать совместно с классификатором дифференциальной электрической подвижности (КДЭП) (3.3.2).

• 3 В некоторых случаях СКЧ называют счетчиком ядер конденсации (СЯК).

[ИСО 15900:2009, статья 2.5]

• 3.3.2

классификатор дифференциальной электрической подвижности частиц; КДЭП: Устройство, распределяющее аэрозольные частицы (2.9) по размерам в соответствии с их электрической подвижностью и регистрирующее частицы только определенных размеров.

Примечание — Принцип распределения частиц по размерам в КДЭП основан на уравновешивании электрического заряда каждой частицы с силой ее аэродинамического сопротивления при прохождении через электрическое поле. Электрическая подвижность частиц зависит от их размеров, режимов работы и формы КДЭП Размер частицы можно определить по числу зарядов на ней.

(ИСО 15900:2009, статья 2.7]

3.3.3

3.3.4

электрометр с цилиндром Фарадея; ЭЦФ: Устройство для измерения Faraday-cup электрических зарядов аэрозольных частиц (2.9). aerosol

electrometer; FCAE

Примечание — Цилиндр Фарадея состоит из приемника заряженных аэрозольных частиц, помещенного в экранирующий заземленный каркас и соединенного с электрометром и счетчиком частиц.

(ИСО 15900:2009, статья 2.12, определение термина изменено]

3.4 Термины и определения понятий, относящихся к методам разделения веществ

• 3.4.1 проточное фракционирование в силовом поле; ПФП: Метод разде- field flow

ления и анализа частиц (2.9), основанный на явлении распределения частиц fractionation; FFF суспензии (2.13), пропускаемой через узкий канал, в соответствии с их размерами и подвижностью под действием внешнего силового поля.

Примечания

• 1 Силовое поле может быть различной природы, например гравитационным, центробежным, электрическим, магнитным.

• 2 В процессе ПФП или после его завершения с помощью соответствующего устройства определяют размеры нанообъектов (2.2) и их распределение по размерам.

• 3.4.2 центробежное осаждение частиц в жидкости; ЦОЖ; дифференциальное центрифугирование: ДЦ'- Метод разделения частиц жидкости в зависимости от их размеров и плотности под действием центробежных сил в сепарирующем роторе центрифуги.

  centrifugal liquid sedimentation; CLS; differential centrifugal sedimentation; DCS

  
  

Примечание — В зависимости от плотности частиц (2.9) с помощью ЦОЖ можно выделить частицы размером от 2 нм до 10 мкм для дальнейшего определения их размеров и распределения частиц по размерам (3.1.2). ЦОЖ обеспечивает одновременное выделение частиц, отличающихся друг от друга по размерам не более чем на 2%.

• 3.4.3

  size-exclusion chromatography; SEC

  
  

гель-проникающая хроматография; ГПХ: Вид жидкостной хроматографии. 8 котором разделение веществ основано на элюировании молекул определенного гидродинамического объема в колонке хроматографа, заполненной пористым неадсорбирующим материалом, размеры пор которого соответствуют размерам этих молекул.

(ИСО 16014-1:2012. статья 3.1]

Примечание — ГПХ можно применять совместно с методом для определения размеров и распределения по размерам объектов по динамическому рассеянию света (ДРС) (3.2.7).

• 3.4.4 метод электрочувствительной зоны: метод Коултера: Метод определения распределения частиц по размерам и размеров частиц (2.9). находящихся в растворе электролита, основанный на измерении импульса электрического напряжения, возникающего при прохождении частицы через отверстие малого диаметра в непроводящей перегородке (стенке ампулы).

  electrical zone sensing; Coulter counter

  
  

Примечания

• 1 Амплитуда импульса напряжения пропорциональна объему частицы, прошедшей через отверстие

• 2 Прохождение частицы через отверстие происходит под действием давления потока жидкости (электролита) или электрического поля.

• 3 Для определения размеров нанообъектов (2.2) необходимо, чтобы размер отверстия соответствовал размерам нанодиапазона (2.1).

  • 3.5 Термины и определения понятий, относящихся к методам микроскопии

В данном подразделе в кратких формах терминов, представленных аббревиатурой, буква «М» означает «микроскопия» или «микроскоп» в зависимости от контекста.

• 3.5.1

  scanning probe microscopy; SPM

  
  

сканирующая зондовая микроскопия; СЗМ: Метод исследования объекта с помощью микроскопа, формирующего изображение объекта путем механического перемещения зонда и регистрации взаимодействия между зондом и поверхностью объекта.

1ИСО 18115-2, статья 3.30]

Примечания

• 1 Термин «сканирующая зондовая микроскопия» является общим термином для таких силовая микроскопия» (АСМ) (3.5.2), «сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля» (СОМБП) (3.5.4), «сканирующая микроскопия ионной проводимости» (СМИП) и «сканирующая туннельная микроскопия» (СТМ) (3.5.3).

• 2 С помощью микроскопов, применяемых в различных методах СЗМ. можно получать изображения объектов с пространственным разрешением от атомарного, например в СТМ, до 1 мкм, например в сканирующей термо-микроскопии.

• 3.5.2

атомно-силовая микроскопия; АСМ (Нрк. сканирующая силовая микроскопия: ССМ): Метод исследования объекта с помощью микроскопа, формирующего изображение объекта в результате регистрации силы взаимодействия зондового датчика (кантилевера) с поверхностью объекта в процессе сканирования.

(ИСО 18115-2, статья 3.2]

Примечания

• 1 С помощью АСМ можно исследовать объекты из проводниковых и диэлектрических материалов

• 2 В процессе работы в некоторых атомно-силовых микроскопах (АСМ) перемещают образец в направлении осей х, у, z, а кантилевер остается неподвижным, в других АСМ перемещают кантилевер, оставляя неподвижным образец.

• 3 С помощью АСМ можно выполнять измерения в вакуумной, жидкой или контролируемой газовой средах, и исследовать объекты с атомарным разрешением в зависимости от образца, размера кантилевера и кривизны его острия, а также соответствующих настроек для получения изображений.

• 4 С помощью АСМ в процессе сканирования регистрируют силы, действующие на кантилевер, например продольные и поперечные силы, силы трения и сдвига. Методы АСМ имеют наименования в зависимости от регистрируемой силы, например поперечно-силовая микроскопия. Термин «атомно-силовая микроскопия» является общим термином для всех понятий методов силовой микроскопии.

• 5 АСМ регистрирует в конкретных точках силы, действующие на кантилевер со стороны поверхности объекта, и из массива пикселей генерирует изображение объекта

• 6 Для исследования нанообъектов применяют АСМ с эффективным радиусом острия кантилевера менее 100 нм. В зависимости от материала исследуемого объекта суммарная сила между острием и объектом должна быть приблизительно 0,1 мкН, в противном случае может произойти необратимая деформация поверхности объекта и повреждение острия кантилевера.

• 3.5.3

  scanning tunnelling microscopy;

  STM

  
  

сканирующая туннельная микроскопия; СТМ; СЗМ (3.5.1), применяемая для исследования рельефа поверхности объекта с помощью микроскопа, формирующего изображение путем регистрации данных о туннелировании носителей заряда сквозь промежуток между исследуемым токопроводящим объектом и сканирующим его поверхность токопроводящим зондом.

Примечания

• 1 С помощью СТМ можно выполнять измерения в вакуумной, жидкой или контролируемой газовой средах, исследовать объекты с атомарным разрешением в зависимости от образца и кривизны острия зонда и получать информацию о плотности состояний атомов поверхности объекта

• 2 Изображения могут быть сформированы на основе данных о высоте рельефа поверхности объекта при постоянных значениях туннельного тока или о туннельном токе при постоянных значениях высоты рельефа поверхности объекта, а также на основе других данных в зависимости от режимов взаимодействия зонда и поверхности исследуемого объекта.

• 3 С помощью СТМ можно получить информацию о локальной туннельной проводимости (туннельной плотности состояний) исследуемого объекта Следует учитывать, что при изменении положения зонда относительно поверхности объекта получают отличные друг от друга изображения рельефа одной и той же поверхности.

(ИСО 18115-2, статья 3.34]

• 3.5.4

сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля; СОМБП; ближне-польная сканирующая оптическая микроскопия; БСОМ; Метод исследования объекта с помощью светового микроскопа, формирующего изображение объекта путем регистрации взаимодействия электромагнитного поля между объектом и оптическим зондом, сканирующим его поверхность, радиус острия которого меньше длины излучаемой световой волны.

Примечания

• 1 Зонд микроскопа размещают вблизи поверхности исследуемого объекта и удерживают на постоянном расстоянии. Зонд совершает колебательное движение параллельно поверхности объекта, при этом регистрируют изменения амплитуды и фазы отраженных сигналов и получают информацию о рельефе поверхности объекта.

• 2 Размер оптического зонда микроскопа зависит от размера отверстия (апертуры) диафрагмы, расположенной на конце зонда Отверстие диафрагмы имеет размеры в диапазоне от 10 до 100 нм. что и определяет разрешающую способность микроскопа. В зависимости от наличия или отсутствия диафрагмы на конце зонда СОМБП разделяют на апертурные и безапертурные. В безапертурном СОМБП зонд представляет собой заостренное оптическое волокно, покрытое слоем металла, с радиусом на конце от 10 до 100 нм.

• 3 С помощью СОМБП получают не только растровое изображение объекта, но и информацию о характеристиках рельефа его поверхности, аналогичные тому, которые можно получить с помощью АСМ (3.5 2) и других методов зондовой микроскопии.

[ИСО 18115-2, статья 3.17]

3.5.5

3.5.6

3.5.7

Примечания

• 1 Диаметр сфокусированного электронного пучка (электронного зонда) должен быть менее 1 нм.

• 2 С помощью ПРЭМ получают изображение поверхности и внутренней микроструктуры тонких образцов [или мелких частиц (2.9)] объекта с высоким разрешением, а также исследуют особенности химических и структурных характеристик участков микронных или субмикронных размеров объекта путем регистрации, например спектров рентгеновского излучения, и формирования дифракционной картины.

[ИСО/ТС 10797, статья 3.10, определение термина изменено]

Примечания

• 1 ММ3 обычно применяют для получения информации об объектах, имеющих ровные чистые поверхности.

• 2 В ММ3 первичные электроны энергией от 1 до 100 эВ попадают на исследуемый объект, а отраженные электроны формируют увеличенное изображение поверхности этого объекта.

Примечание — В качестве источника ионов используют гелий, неон и аргон.

• 3.5.10

конфокальная световая микроскопия: Метод исследования объекта с по confocal optical мощью светового микроскопа, имеющего диафрагму с малым отверстием, microscopy расположенную перед фокальной плоскостью и позволяющую регистриро вать только те световые лучи, которые исходят из анализируемой точки объекта, блокируя свет от остальных точек.

Примечания

• 1 Полное изображение исследуемого объекта в конфокальном световом микроскопе получают путем последовательного сканирования точек объекта Формирование изображения происходит либо благодаря свойству инерционности зрения при быстром сканировании, либо посредством использования фотолриемников и электронных запоминающих устройств.

• 2 Метод конфокальный световой микроскопии позволяет получать изображение объекта с улучшенными контрастом и пространственным разрешением за счет блокирования внефокусных лучей.

(ИСО 10934-2:2007, статья 2.11, определение термина изменено]

• 3.5.11 эллипсометрическая микроскопия с усилением контраста изображения; ЭМУК: Метод исследования объекта с помощью светового микроскопа с широкоугольной оптической системой, формирующего изображение путем усиления контраста изображения объекта скрещенными поляризаторами, позволяющими фиксировать отраженный от объекта свет и блокировать отра женный свет от подложки или предметного стекла.

  surface enhanced ellipsometric contrast microscopy;

  SEEC microscopy

  
  

Примечание — В микроскопе применяют специальные антиотражающие подложки, усиливающие контраст изображения и улучшающие разрешающую способность микроскопа в 100 раз

• 3.5.12

флуоресценция: Явление поглощения излучения объектом с последующим fluorescence выделением поглощенной энергии в виде излучения с большей длиной волны.

(ИСО 18115-2:2010, статья 5.52]

• 3.5.13 флуоресцентная микроскопия: Метод исследования объекта с помо- fluorescence щью светового микроскопа, формирующего изображение объекта путем реги- microscopy страции испускаемой им флуоресценции (3.5.12).

Примечания

• 1 В данном методе применяют микроскоп, в котором для возбуждения флуоресценции объекта предусмотрен источник света, а длина волны, испускаемой объектом флуоресценции, всегда больше длины волны света возбуждения. Для разделения света возбуждения и испускаемой объектом флуоресценции в микроскопе предусмотрены специальные фильтры

• 2 К методам флуоресцентной микроскопии относят эпифлуоресцентную микроскопию, конфокальную микроскопию, флуоресцентную микроскопию полного внутреннего отражения (ФМПВО) (3.5 14) и микроскопию сверхвысокого разрешения (3.5.15).

• 3 В данном методе для исследования объектов применяют флуоресцирующие красители. Для объектов, демонстрирующих при облучении автофлуоресценцию, красители не требуются.

• 3.5.14

флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения; ФМПВО: Метод исследования объекта с помощью светового микроскопа, формирующего изображение объекта путем регистрации испускаемой им флуоресценции (3.5.12), возбуждаемой затухающей волной в тонком пограничном слое раздела двух сред с разными показателями преломления.

(ИСО 10934-2:2007, статья 2.51, определение термина изменено]

Примечания

• 1 Наиболее распространены следующие виды микроскопии сверхвысокого разрешения: микроскопия локализованных флуоресцентных молекул (3.5.16), микроскопия снижения стимулированной эмиссии (МССЭ) и микроскопия структурированного облучения (МСО).

• 2 Большинство видов микроскопии сверхвысокого разрешения основаны на явлении флуоресценции (3.5.12).

  3.5.16 микроскопия локализованных флуоресцентных молекул: Вид микроскопии сверхвысокого разрешения (3.5.15), с помощью которой реконструируют изображение объекта по зарегистрированной с высокой точностью и сохраненной информации о распределении в нем флуоресцентных молекул (флуорофоров).

  localization microscopy

Примечания

• 1 В настоящее время существуют различные виды микроскопии локализованных молекул, которые отличаются типами применяемых флуорофоров, флуоресцирующих в зависимости от вида действующего возбуждения. К микроскопии локализованных молекул относят, например, микроскопию локализованной фотоактивации (МЛФ) (в качестве флуорофоров применяют флуоресцентные белки) и микроскопию стохастической оптической реконструкции (МСОР), которые основаны на контролируемом «включении» и «выключении» флуорофоров и их последовательной регистрации.

• 2 Для получения картины распределения флуорофоров в объекте (изображение объекта) необходимо наличие достаточного числа последовательных кадров, позволяющих определить точные координаты всех флуорофоров При этом должны быть созданы такие условия, чтобы флуорофоры флуоресцировали не одновременно, а по очереди, и изображения флуорофоров в различных кадрах не были перекрыты.

3.6 Термины и определения понятий, относящихся к площади поверхности нанообъектов и методам ее определения

3.6.1

Примечание — Единица измерения удельной площади поверхности, вычисляемой по массе. — м²/кг. (ИСО 9277:2010, статья 3.11, наименование и определение термина изменено]

3.6.2

Примечание — Единица измерения удельной площади поверхности, вычисляемой по объему, — м²/м³. (ИСО 9277:2010, статья 3.11, наименование и определение термина изменено]

Примечания

1 Определение термина соответствует определению, изложенному в статье С. Брунауэра, П. Эммета и Э. Теллера «Адсорбция газов в полимолекулярных слоях», опубликованной в журнале Американского химического общества, том 60, 1938, с. 309

2 Метод БЭТ применяют для анализа веществ по изотерме адсорбции типов II (адсорбция на непористых или макропористых адсорбентах) и IV (адсорбция на меэопористых твердых адсорбентах, имеющих поры диаметром от 2 до 50 нм). Закрытые поры, недоступные для проникновения молекул газа, при анализе не учитывают. Метод БЭТ не применяют для твердых адсорбентов, поглощающих газ, используемый при измерениях

4 Термины и определения понятий, относящихся к методам химического анализа

В данном подразделе в кратких формах терминов, представленных аббревиатурой, буква «С» означает «спектроскопия» или «спектрометр» в зависимости от контекста.

товом или инфракрасном диапазонах длин волн.

4.2

4.3

Примечание — С помощью ФКС определяют среднее число люминесцирующих частиц (2.9), среднее время их диффузии в исследуемом объеме вещества, концентрацию и размер частиц (молекул).

4.8

4.9

4.10

Примечания

• 1 Для получения эффекта усиления явления комбинационного рассеяния света нанообьекты должны быть адсорбированы на подложке из золота, серебра, меди или алюминия

• 2 Для получения эффекта усиления явления комбинационного рассеяния света размеры неровностей поверхности должны быть более 10 нм.

4.12

4.13

Примечание — Термин «электронный спектрометр» может быть использован взамен термина «анализатор энергии электронов» или применен для понятия, обозначающего устройство, состоящее из нескольких узлов, включая анализатор энергии электронов и дополнительные функциональные электронко-оптические части. Термин «электронный спектрометр» также может быть применен для понятия, обозначающего измерительную систему (спектрометрическую установку), включающую анализатор энергии электронов, функциональные электронно-оптические части, источник возбуждения спектров излучения, электронный детектор, вакуумный насос, персональный компьютер с управляющей программой, обеспечивающей управление оборудованием, обработку и выдачу результатов измерений

(ИСО 18115-1, статьи 4.187,4.190, определение термина изменено]

4.14

Примечания

• 1 Значения энергетических спектров электронов, полученные с помощью СХПЭЭ, будут близки к значениям, полученным с помощью электронной Оже-спектроскопии (ЭОС) (4.16) или рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) (4.18), а пики характеристических потерь энергии электронов расположены вблизи пика упруго отраженных электронов.

• 2 Значения энергетических спектров неупруго рассеянных электронов зависят от энергии электронного пучка, угла его падения на поверхность исследуемого объекта, угла рассеяния электронов и свойств исследуемого объекта.

[ИСО 18115-1, статья 4.197, наименование и определение термина изменены]

4.15

Оже-электрон: Электрон, покидающий атом под действием ионизирующего Auger electron излучения и высвобождающий место (вакансию) на одной из его внутренних оболочек.

Примечание — Энергия Оже-электрона характерна для конкретного элемента Анализ энергии Оже-элек-тронов позволяет определить элементный состав исследуемых объектов

(ИСО 18115-1, статья4.37, определение термина изменено]

4.16

электронная Оже-спектроскопия; ЭОС: Метод исследования объекта с помощью электронного спектрометра (4.13), основанный на регистрации энергетических спектров Оже-электронов (4.15), испускаемых с поверхности объекта.

Примечание — В ЭОС в качестве ионизирующего излучения используют электронные пучки с энергией от 2 до 30 кэВ. В ЭОС объект также облучают ионами или применяют рентгеновское излучение. В случае применения в ЭОС рентгеновского излучения энергию Оже-электронов отсчитывают относительно уровня Ферми, а при применении электронного пучка — уровня Ферми или уровня вакуума. В ЭОС регистрируют энергетические спектры Оже-электронов и осуществляют дифференцирование электрическими методами непосредственно в процессе записи спектров.

(ИСО 18115-1, статья 3.1] 4.17

ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия; УФЭС: Метод исследования объекта с помощью электронного спектрометра (4.13). основанный на регистрации энергетических спектров фотоэлектронов, испускаемых с поверхности объекта, облученного ультрафиолетовым излучением.

Примечание — В лабораторных электронных спектрометрах для УФЭС в качестве источника ультрафиолетового излучения используют газоразрядные лампы, чаще всего гелиевые В этих источниках, в зависимости от давления газа и тока разряда, генерируется одна из двух интенсивных линий с энергией фотонов 21,2 эВ (Не I) и 40,8 эВ (Не II). Также в УФЭС применяют источники синхротронного излучения.

(ИСО 18115-1, статья 3.22]

4.18

рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия; РФЭС: Метод исследования объекта с помощью электронного спектрометра (4.13), основанный на регистрации энергетических спектров фотоэлектронов и Оже-электронов (4.15), испускаемых с поверхности объекта, облученного рентгеновским излучением.

Примечание — В лабораторных электронных спектрометрах для РФЭС рентгеновское излучение создается бомбардировкой мишени высокоэнергетическими электронами. Обычные материалы мишени — это магний (Мд) и алюминий (AI), обеспечивающие излучение фотонов с энергией 1253,6 и 1486,6 эВ соответственно. В настоящее время существуют электронные спектрометры, в которых используют мишени из других материалов. Также в РФЭС применяют источники синхротронного излучения.

(ИСО 18115-1, статья 3.23]

4.19 рентгеновская спектроскопия поглощения: РСП: Метод исследования объекта, основанный на определении зависимости коэффициента поглощения объектом рентгеновского излучения от энергии падающего на него излучения.

Примечания

• 1 РСП применяют для получения информации о локальной атомной и/или электронной структуре исследуемого объекта

• 2 РСП подразделяют на следующие виды: спектроскопию тонкой структуры рентгеновского спектра поглощения (СТСРСП), спектроскопию околопороговой структуры рентгеновского спектра поглощения (СОСРСП) и спектроскопию протяженной тонкой структуры рентгеновского спектра поглощения (СПТСРСП).

4.20

Примечание — МСВИ подразделяют на динамическую, применяемую для определения элементного состава нескольких слоев исследуемого объекта как функции глубины, и статическую, применяемую для элементного анализа поверхностного монослоя исследуемого объекта (с целью предотвращения повреждения поверхности исследуемого объекта плотность потока первичных ионов должна быть не более 10¹⁶ ионов/м²).

(ИСО 18115-1, статья 3.17] 4.24 атомно-зондовая томография: Метод исследования объекта с помо- atom-probe щью масс-спектрометра, основанный на регистрации отдельных атомов или tomography молекул, вылетающих из импульсно распыляемого нановолокна (2.6) (исследуемого объекта).

Примечание — При исследовании объекта методом атомно-зондовой томографии применяют позиционночувствительный детектор, позволяющий определить координаты ударения ионов, с помощью которых рассчитывают изначальное положение атомов на поверхности нановолокна.

4.25

Примечание — Метод, основанный на явлении ЭПР, аналогичен методу ЯМР-спектроскопии. Но в отличие от ЯМР-слектроскопии в данном методе измеряют спиновые магнитные моменты электронов парамагнитных частиц.

4.28

Примечания

• 1 Быстрое переключение направлений поляризации позволяет в режиме реального времени исследовать химические реакции, происходящие в определенном слое вещества, адсорбированного на поверхности световода.

• 2 ИДП применяют для исследования конформационных изменений белков или биомолекул в процессе их взаимодействия с окружающей средой.

5 Термины и определения понятий, относящихся к методам определения других характеристик нанообъектов

• 5.1 Термины и определения понятий, относящихся к методам измерений массы

  5.1.1 метод пьезоэлектрического микровзвешивания; МПМ: Метод измерения массы вещества с помощью кварцевых микровесов, основанный на зависимости частоты колебаний кварцевого резонатора (датчика микровесов) от количества вещества, нанесенного на его поверхность.

  quartz crystal microbalance; QCM

Примечание — С помощью кварцевых микровесов измерения можно проводить в условиях вакуума, в газовой или жидкой средах

• 5.3 Термины и определения понятий, относящихся к методам определения характеристик нанообъектов в суспензиях

• 5.3.1

электрофоретическая скорость: Скорость частиц (2.9) во время электро- electrophoretic фореза. velocity

Примечание — Единица измерения электрофоретической скорости — м/с

[ИСО 13099-1:2012, статья 2.2.6]

• 5.3.2

электрофоретическая подвижность: Отношение электрофоретической electrophoretic скорости к напряженности электрического поля. mobility

Примечания

• 1 Положительно заряженные частицы (2.9) перемещаются к отрицательному электроду (катоду), а отрицательно заряженные частицы — к положительному электроду (аноду).

• 2 Единица измерения электрофоретической подвижности — м‘/(Вс).

(ИСО 13099-1:2012, статья 2.2.5)

• 5.3.3

плоскость скольжения; плоскость сдвига: Абстрактная плоскость, представляющая собой границу раздела твердой и жидкой фаз. относительно ко* торой происходит движение жидкой фазы под внешним воздействием. (ИСО 13099*1:2012, статья 2.1.11]

• 5.3.4

электрокинетический потенциал; дзета-потенциал: Разность между электрическими потенциалами жидкой фазы и плоскости скольжения.

Примечание — Единица измерения электрокинетического потенциала— В. (ИСО 13099-1:2012, статья 2.1.8]

• 5.3.5

поверхностная плотность электрического заряда: Величина, характе- electric surface ризующая распределение электрического заряда по поверхности объекта charge density вследствие удельной адсорбции ионов из жидкой массы или диссоциации поверхностных групп ионов.

Примечание — Единица измерения поверхностной плотности электрического заряда — Кл/м².

(ИСО 13099-1:2012, статья 2.1.6]

Алфавитный указатель терминов на русском языке

АВВГ

агломерат

агрегат

анализ выделяемых веществом газов

анализ траекторий движения наночастиц

анализ траекторий движения частиц

АСМ

АТДН

АТДЧ

аэрозоль

БСОМ

ГПХ

дзета-потенциал

диаметр гидродинамический

диаметр эквивалентный

дифракция нейтронов

дифракция отраженных электронов

дифракция рентгеновского излучения

ДОЭ

ДРС

ДСК

ДЦ

ИДИ

интерферометрия двойной поляризации

ИСП-МС

калориметрия дифференциально-сканирующая

КДЭП

классификатор дифференциальной электрической подвижности частиц

КРС

люминесценция

масс-спектрометрия вторичных ионов

масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой

метод Брунауэра, Эммета и Теллера

метод БЭТ

метод Коултера

метод пьезоэлектрического микровзвешивания

метод электрочувствительной зоны

микроскопия атомно-силовая

микроскопия ближнего поля сканирующая оптическая

микроскопия ближнепольная сканирующая оптическая

микроскопия конфокальная световая 3.5.10

микроскопия локализованных флуоресцентных молекул 3.5.16

микроскопия медленных электронов

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке

Библиография

and electrokinetic phenomena (Системы коллоидные. Методы определения зета-по-тенциала. Часть 1. Электроакустические и электрокинетические явления)

ОКС 07.030

01.040.07

Ключевые слова: нанотехнологии, характеристики нанообъектов, методы определения характеристик, термины, определения

Редактор Н.А. Шламкова

Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор Л. С. Лысенко Компьютерная верстка Е.Е. Кругова

Сдано в набор 12.01.2016. Подписано в печать 14.03 2016. Формат 60 «в4¹/_в. Гарнитура Ариал Усл. печ. л. 4.18. Уч.-изд. л. 3,50. Тираж 32 экэ Зак. 725.

Издано и отпечатано во . 123995 Москва. Гранатный пер.. 4