ОЦІНЮВАННЯ ВІДТВОРЮВАНОСТІ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАНЬ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МІКРОСТРУКТУР

Анотація

У статті основну увагу зосереджено на ключовій властивості таких інформаційно-вимірювальних систем (ІВС), а саме: здатності давати стабільні результати за зміни умов і виконавців. Адже саме відтворюваність визначає довіру до виміряних параметрів і можливість їхнього практичного використання. Постановка проблеми статті ґрунтувалася на тих фактах, що при дослідженні мікроструктур необхідно дотримуватися числово обґрунтованих меж допустимих розбіжностей між лабораторіями для комплексів, що поєднують сканувальні зонди, вимірювальну електроніку та програмні модулі оброблення. Аналіз попередніх досліджень показав, що наявні роботи переважно обмежувалися внутрішньолабораторними перевірками повторюваності й не давали міжлабораторних свідчень узгодженості для інтегрованих ІВС, а також рідко пропонували прозорі критерії прийнятності для контролю якості. Метою роботи є кількісне підтвердження відтворюваності результатів випробувань ІВС і встановлення зрозумілих порогових значень для подальшої валідації вимірювань мікроструктур. В роботі виконано дві незалежні серії по 32 вимірювання у двох лабораторіях на контрольному тест-зразку з використанням сканувальної зондової мікроскопії та розробленої ІВС на базі приладу NT-206.

Отримані протоколи було гармонізовано, а порядок вимірювань рандомізовано. Проведене калібрування еталона, його статистичне опрацювання включало виділення лабораторного фактора, оцінювання дисперсій компонентів і побудову 95% меж згоди. Для обох серій зразків було отримане однакове середнє значення мікрогеометрії поверхні на рівні 10,48 нм. Суми квадратів відхилень при цьому складали, відповідно, 0,0512 і 0,0480 за дисперсії міжсерійної відтворюваності 0,0032 і стандартного відхилення 0,056. При цьому, гранична різниця при 95% довіри становить R = 0,155, тоді як максимальна спостережена різниця між лабораторіями дорівнює 0,08 (розподіли залишків нормальні, трендів за порядком вимірювань і систематичного зсуву не виявлено). В результаті випробувань результати отримані на ІВС є стабільними та метрологічно сумісними між лабораторіями.

Запропонована процедура оцінювання відтворюваності придатна для включення до регламентів валідації, а встановлені порогові значення можуть слугувати базою для регулярного міжлабораторного контролю й масштабування на інші параметри та сценарії вимірювань при розроблені та дослідженні функціональних мікроструктур.