ISO 18115-22021 表面化学分析词汇第2部分扫描探针显微镜术语标准立项发展报告

表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微镜术语标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SurfaceChemicalAnalysis—Vocabulary—Part2:TermsUsedinScanning-ProbeMicroscopy摘要表面化学分析是材料科学、纳米技术和半导体工业等众多前沿领域的核心支撑技术，而标准化术语体系的建立与完善则是该领域技术交流、数据比对和成果互认的重要基础。ISO18115-2:2021《表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微镜术语》由国际标准化组织（ISO）于2021年12月21日正式发布，是表面化学分析词汇系列标准的重要组成部分。该标准系统定义了扫描探针显微镜（SPM）领域的核心术语，涵盖扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）等多种技术模式及其相关概念、参数和测量方法。本报告全面回顾了该标准的立项背景与发展历程，深入分析了其技术内容框架和术语分类体系，阐述了标准的实施应用价值与推广意义，并对该标准在纳米计量、人工智能融合等方向的未来发展趋势进行了展望。本报告旨在为相关科研人员、标准化工作者及产业界用户提供系统性参考，推动我国在表面化学分析领域与国际标准的深度衔接。关键词：表面化学分析；扫描探针显微镜；标准化；术语；ISO18115；国际标准Keywords:Surfacechemicalanalysis;Scanningprobemicroscopy;Standardization;Terminology;ISO18115;Internationalstandard一、引言1.1背景概述扫描探针显微镜（ScanningProbeMicroscopy,SPM）自20世纪80年代初诞生以来，已发展成为纳米科技领域最为重要的表征工具之一。以扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）为代表的SPM技术，能够在原子级和分子级尺度上获取材料的表面形貌、电学性质、力学性质和磁学性质等多维信息，在材料科学、生命科学、半导体工业、高分子研究以及电化学等众多学科中发挥着不可替代的作用。然而，随着SPM技术种类的不断丰富和应用场景的持续拓展，该领域涌现出大量专业术语和概念。不同研究团队、仪器制造商和应用行业之间在术语使用上存在明显差异，形成了“一词多义”和“多词一义”并存的混乱局面。这种术语使用的不一致，不仅阻碍了国际学术交流的顺畅进行，也给跨实验室的数据比对和结果互认带来了实质性障碍，严重制约了表面化学分析领域的技术协作和产业协同发展。1.2标准编制的必要性与紧迫性术语标准化是技术标准化的基础工程。正如ISO/TC201（表面化学分析技术委员会）在历次工作会议中所强调的，建立统一、规范、科学的术语体系，是实现表面化学分析领域测试方法标准化、数据可比性和结果可靠性的前提条件。具体而言，ISO18115-2:2021的编制和发布主要基于以下几方面的迫切需求：第一，技术发展的需要。自ISO18115系列标准首次发布以来，SPM技术在分辨率提升、模式扩展、环境控制（如液相、真空、变温等）以及数据分析方法等方面取得了长足进步，涌现出大量新技术模式和新型测量参数，原有的术语体系亟待补充和更新。第二，产业应用的需要。半导体制造业对纳米尺度形貌测量的精度和一致性要求日益严苛，制药行业对纳米药物颗粒的表征需求持续增长，新能源领域对电极材料表面性质的分析日趋深入——这些产业需求均对术语的精确性和统一性提出了更高要求。第三，国际互认的需要。在经济全球化和科技国际合作不断深化的背景下，不同国家实验室之间、不同仪器品牌之间的数据互认需求日益强烈。术语不统一带来的“数据方言”问题，已成为制约国际比对和能力验证活动有效开展的瓶颈之一。二、标准基本信息2.1标准概况ISO18115-2:2021《表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微镜术语》（Surfacechemicalanalysis—Vocabulary—Part2:Termsusedinscanning-probemicroscopy）是由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）下设的ISO/TC201（表面化学分析技术委员会）SC6（扫描探针显微镜分技术委员会）负责制定的国际标准。该标准为现行有效版本，于2021年12月21日正式发布。2.2标准定位与体系架构ISO18115系列标准是表面化学分析领域的核心术语标准，目前包括以下部分：-ISO18115-1:2023—第1部分：通用术语及光谱学术语（Generaltermsandtermsusedinspectroscopy）-ISO18115-2:2021—第2部分：扫描探针显微镜术语（Termsusedinscanning-probemicroscopy）该系列标准采用模块化结构设计，各分册既可独立使用，又相互关联，共同构成覆盖表面化学分析全技术链条的术语标准体系。其中，第2部分专门针对SPM技术领域，是该系列标准中技术性最强、更新频率最高的分册之一。2.3标准版本沿革ISO18115-2:2021是ISO18115-2的第二版，取代了2013年发布的第一版（ISO18115-2:2013）。相较于2013版，2021版在以下方面进行了重大修订：-新增术语条目：纳入了近十年来SPM领域涌现的新技术术语，如峰值力轻敲模式（PeakForceTapping）、多频原子力显微镜（MultifrequencyAFM）相关的术语等；-更新定义内容：对原有部分术语的定义进行了修订和精化，使其更加准确、完整地反映当前技术水平；-优化术语分类：根据技术发展和用户反馈，对术语分类框架进行了调整和优化，增强了标准的逻辑性和易用性；-增加了部分术语的注释：特别是增加了在实践应用中容易产生歧义的术语注释说明。三、标准技术内容分析3.1术语分类框架ISO18115-2:2021系统定义了扫描探针显微镜领域的专业术语，其内容框架涵盖以下几个主要方面：（一）基础概念类术语这类术语定义了SPM技术的基本概念和原理性术语，包括但不限于：探针（probe）、针尖（tip）、悬臂（cantilever）、扫描（scanning）、反馈控制（feedbackcontrol）、压电扫描器（piezoelectricscanner）等。这些基础术语是整个SPM技术术语体系的基石，为其他类别术语的定义提供了概念支撑。（二）技术模式类术语该类术语涵盖了各种SPM操作模式的定义，包括：扫描隧道显微术（scanningtunnellingmicroscopy,STM）、原子力显微术（atomicforcemicroscopy,AFM）、接触模式（contactmode）、非接触模式（non-contactmode）、轻敲模式（tappingmode）、侧向力显微术（lateralforcemicroscopy,LFM）、磁力显微术（magneticforcemicroscopy,MFM）、静电力显微术（electrostaticforcemicroscopy,EFM）、扫描电容显微术（scanningcapacitancemicroscopy,SCM）等。（三）测量参数与物理量术语该类术语定义了SPM测量中涉及的各类物理量和参数，如：分辨率（resolution）、灵敏度（sensitivity）、力常数（forceconstant）、共振频率（resonancefrequency）、品质因子（qualityfactor,Q值）、扫描速度（scanspeed）、设定点（setpoint）等。这些术语的统一定义对于不同实验室间的数据可比性至关重要。（四）图像处理与数据分析术语随着SPM数据分析方法的不断演进，相关术语的定义也越来越重要，包括：偏移校正（flattening）、滤波（filtering）、傅里叶变换（Fouriertransform）、粗糙度参数（roughnessparameters）、颗粒分析（particleanalysis）等。（五）样品与制备术语该部分术语涉及SPM测量中样品准备和处理的专业词汇，如：基底（substrate）、解理（cleavage）、溅射清洁（sputtercleaning）、自组装单分子层（self-assembledmonolayer,SAM）等。3.2标准的技术特点与创新ISO18115-2:2021在术语定义上具有以下显著特点：（1）科学性和准确性。每个术语的定义均经过国际专家的多轮审议和推敲，力求表述精确、逻辑严密、无歧义。对于容易混淆的概念，标准中专门增加了辨析性注释。（2）系统性和完整性。术语的选择和分类充分考虑了SPM技术领域的全貌，从基本原理到应用实践、从硬件系统到数据处理，形成了完整的概念体系。（3）国际性和协调性。该标准在编制过程中充分参考了国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）、国际电工委员会（IEC）等相关国际组织的术语标准，保证了跨领域术语定义的一致性和协调性。（4）动态性和前瞻性。标准编制过程中充分考虑了技术发展的趋势，为新出现的术语预留了接口，同时纳入了近年来快速发展的高分辨SPM技术相关术语。四、标准的实施与应用4.1标准在科研领域的应用在学术研究领域，ISO18115-2:2021为科研人员撰写科技论文、学术报告和学位论文提供了权威的术语规范。高水平学术期刊在审稿过程中日益重视术语使用的规范性，遵循该标准有助于提升论文的专业性和国际可读性。此外，该标准也为科研项目申请书、技术报告的编写提供了术语参考依据，有利于提升科研文档的规范性和专业性。4.2标准在产业界的应用在半导体工业、新材料研发、生物医药等产业领域，ISO18115-2:2021为产品质量控制、仪器验收、数据分析等环节提供了统一的技术语言。具体而言：-仪器制造商可根据该标准规范产品技术文档和操作手册中的术语使用，确保与用户之间的有效沟通；-检测实验室在编制操作规程（SOP）、出具检测报告时可参照该标准统一术语表达，有利于通过实验室认可和资质认定；-企业研发部门在跨部门协作和供应链沟通中运用统一术语，可有效减少因术语理解差异导致的沟通成本和技术偏差。4.3标准在教育与培训领域的应用在高等教育和专业培训领域，ISO18115-2:2021已被多所高校和研究机构用作表面分析技术课程的教学参考标准。统一、规范的术语体系有助于学生和技术人员系统掌握SPM技术的概念框架，提高学习效率和技术交流能力。4.4标准在标准化活动中的作用作为表面化学分析领域的顶层术语标准，ISO18115-2:2021也为其他方法标准、技术报告和指南性文件的制定提供了术语基础。ISO/TC201体系下的各方法标准在编写过程中均需遵循该术语标准中的定义，确保整个标准体系的内在一致性。五、主要制定机构介绍5.1ISO/TC201表面化学分析技术委员会ISO/TC201（表面化学分析技术委员会）是负责表面化学分析领域国际标准制定的专业技术委员会，成立于1992年，秘书处由日本工业标准调查会（JISC）承担。该技术委员会目前下设多个分技术委员会（SC），涵盖表面化学分析的主要技术方向。其中，SC6专门负责扫描探针显微镜相关标准的制定和修订工作。ISO/TC201的工作范围涵盖：表面化学分析领域的术语标准化、方法标准化、参比物质标准化以及数据处理和报告规范等。截至目前，ISO/TC201已发布国际标准100余项，构建了层次分明、系统完善的表面化学分析国际标准体系。ISO/TC201的成员由来自全球各主要工业国家的标准化专家组成，包括来自中国（SAC）、美国（ANSI）、英国（BSI）、德国（DIN）、法国（AFNOR）等国家的标准化技术专家。中国作为ISO/TC201的积极成员（P成员），长期深度参与该技术委员会的各项标准化活动，为系列标准的制定和修订做出了重要贡献。5.2标准的起草与审议过程ISO18115-2:2021的修订工作按照ISO/IEC导则规定的标准制定程序进行，经历了以下几个关键阶段：-新工作项目提案（NP）阶段：ISO/TC201/SC6根据技术发展需求和成员国反馈，提出修订现行ISO18115-2:2013的新工作项目提案；-工作组草案（WD）阶段：成立专门工作组，由国际知名SPM领域专家组成起草小组，完成标准修订草案的编制；-委员会草案（CD）阶段：草案在SC6内部进行多轮审议和修改，充分吸纳各成员国的技术意见；-国际标准草案（DIS）阶段：形成国际标准草案后提交各成员国进行投票和评论，根据投票结果和评论意见进一步修订完善；-最终国际标准草案（FDIS）阶段：对修订后的文本进行最终审阅和投票；-正式发布：通过所有审议程序后，由ISO中央秘书处正式出版发布。整个修订过程历时约三年，充分体现了国际标准制定过程的科学性、透明性和协商一致性原则。六、标准的国际影响与国内转化6.1国际影响ISO18115-2:2021作为表面化学分析领域的重要术语标准，已被全球各主要工业国家的标准化机构、科研机构和产业界广泛采用。该标准不仅为SPM领域的学术交流和技术合作提供了统一的技术语言，也在很大程度上影响了各国国家标准和行业标准的制定方向。6.2中国国内转化情况中国是ISO的常任理事国，全国表面分析标准化技术委员会（SAC/TC38）负责表面化学分析领域国家标准和行业标准的制修订工作以及对应的国际标准化活动。截至目前，我国已通过采标方式将ISO18115系列标准转化为国家标准，其中：-GB/T22461.1（对应ISO18115-1）—表面化学分析词汇第1部分：通用术语及光谱学术语-GB/T22461.2（对应ISO18115-2）—表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微镜术语上述国家标准的发布实施，为我国表面化学分析领域的科研和产业活动提供了与国际接轨的术语规范，有力地促进了该领域国际交流的深化和技术合作的拓展。6.3标准宣贯与推广为促进ISO18115-2:2021的广泛应用，各相关标准化技术委员会和专业学会持续开展标准的宣贯和推广工作，通过组织标准宣贯会、技术培训班、学术研讨会等多种形式，加强对标准技术内容的理解和应用。同时，各检测机构和科研院所也将该标准纳入质量管理体系和技术培训的重要内容，有效提升了标准实施的有效性和覆盖面。七、主要参与单位介绍7.1全国表面分析标准化技术委员会（SAC/TC38）全国表面分析标准化技术委员会（SAC/TC38）是我国表面化学分析领域标准化工作的核心技术组织，由国家标准化管理委员会批准成立，秘书处设在中国计量科学研究院。该技术委员会对口国际标准化组织ISO/TC201（表面化学分析技术委员会），负责全国表面化学分析领域国家标准、行业标准的制修订工作，并代表中国参与相应的国际标准化活动。主要职责包括：-研究提出表面化学分析领域国家标准和行业标准的规划与建议；-组织本领域国家标准的起草、技术审查和复审工作；-对口承担ISO/TC201及其各分技术委员会的国内技术归口工作，组织中国专家参与国际标准的制定和修订；-组织开展表面化学分析领域标准化基础研究和应用研究；-开展标准的宣贯、解读和技术咨询服务。中国计量科学研究院作为秘书处承担单位，依托其在表面化学计量和标准物质研究领域的雄厚技术积累，为SAC/TC38的高效运行提供了坚实的技术支撑和组织保障。7.2中国专家的参与贡献中国在ISO18115-2:2021的修订过程中积极参与并发挥了重要作用。来自中国计量科学研究院、中国科学院相关研究所、高等院校和产业界的中国专家作为注册专家深度参与了该标准的修订讨论，在术语定义的科学性、准确性和实用性等方面提出了多项建设性意见，多方面的中国建议被标准修订工作组采纳，为提升该国际标准的质量和适用性作出了积极贡献。八、结论与展望8.1总结ISO18115-2:2021《表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微镜术语》作为表面化学分析领域重要的基础性术语标准，其发布和实施为全球扫描探针显微镜领域的学术交流、技术协作和产业应用提供了统一、规范的技术语言。该标准在继承第一版框架的基础上，充分吸纳了近十年来SPM技术的最新发展成果，系统更新和扩充了术语体系，体现了标准制定的科学性、系统性和前瞻性。通过该标准的实施应用，有效地解决了SPM领域术语使用不一致的问题，显著提升了跨实验室数据比对和能力验证活动的可靠性和有效性，有力地支撑了表面化学分析技术在科学研究、工业生产和质量监管等领域的广泛应用。8.2未来发展趋势与展望（一）技术发展驱动术语标准持续更新随着扫描探针显微镜技术在空间分辨率、时间分辨率、化学识别能力以及原位/工况表征等方面的持续突破，新的技术模式和测量方法将不断