基于量子传感微纳机构设计原子力显微镜探针采用单晶硅材料杨氏模量130-150GPa泊松比0.28 🆔 ID: 268676 ✅ 可用
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探针尖端曲率半径≤10nm锥角10-20°整体长度100-200μm悬臂梁宽度20-40μm 🆔 ID: 268677 ✅ 可用
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悬臂梁厚度1-3μm共振频率100-400kHz品质因数Q值≥1000在真空环境下 🆔 ID: 268678 ✅ 可用
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拓扑优化目标函数设定为刚度最大化同时质量最小化约束位移≤λ/10 🆔 ID: 268679 ✅ 可用
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有限元网格划分采用四面体网格最小单元尺寸0.1μm最大单元尺寸5μm 🆔 ID: 268680 ✅ 可用
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材料本构模型选用各向同性线弹性参数E=160GPa ν=0.28 ρ=2330kg/m3 🆔 ID: 268681 ✅ 可用
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边界条件设置固定端约束悬臂梁根部三维位移释放横向弯曲自由度 🆔 ID: 268682 ✅ 可用
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优化算法采用密度法SIMP模型惩罚因子p=3最小相对密度0.1 🆔 ID: 268683 ✅ 可用
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应力约束条件设定最大von Mises应力≤材料屈服强度7GPa 🆔 ID: 268684 ✅ 可用
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拓扑优化迭代次数≥50次收敛标准为目标函数变化率<0.1% 🆔 ID: 268685 ✅ 可用
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探针基底厚度优化范围50-100μm过渡区域半径≥5μm避免应力集中 🆔 ID: 268686 ✅ 可用
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表面粗糙度Ra≤0.1nm原子级光滑处理采用氢氟酸腐蚀工艺 🆔 ID: 268687 ✅ 可用
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悬臂梁与尖端连接区域设计圆角半径0.5-1μm降低应力梯度 🆔 ID: 268688 ✅ 可用
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量子传感模块集成压阻式应变计灵敏度≥100μV/με带宽1MHz 🆔 ID: 268689 ✅ 可用
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压阻材料选用掺杂硅电阻率0.01-0.1Ω·cm温度系数≤100ppm/℃ 🆔 ID: 268690 ✅ 可用
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信号读出电路包含前置放大器增益100-1000倍带宽≥10MHz 🆔 ID: 268691 ✅ 可用
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热漂移补偿采用双压阻电桥配置温度系数抵消≥95% 🆔 ID: 268692 ✅ 可用
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探针涂层选用氮化硅或碳化钨厚度10-50nm提高耐磨性 🆔 ID: 268693 ✅ 可用
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涂层沉积工艺采用磁控溅射或原子层沉积ALD沉积速率0.1-0.5nm/s 🆔 ID: 268694 ✅ 可用
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尖端功能化处理采用自组装单分子层SAM降低表面能 🆔 ID: 268695 ✅ 可用
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扫描范围设定XY平面±10μm Z轴±2μm分辨率≤0.1nm 🆔 ID: 268696 ✅ 可用
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驱动方式采用压电陶瓷致动器行程±20μm分辨率≤2pm 🆔 ID: 268697 ✅ 可用
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压电陶瓷材料选用PZT-5H压电常数d33=593×10?12C/N介电常数ε=3400 🆔 ID: 268698 ✅ 可用
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反馈控制系统带宽≥100kHz相位裕度≥60°增益裕度≥10dB 🆔 ID: 268699 ✅ 可用
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噪声等效力NEF≤10?1?N/√Hz@1kHz带宽量子极限接近 🆔 ID: 268700 ✅ 可用
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真空操作环境压力≤1×10??Pa避免空气阻尼影响共振频率 🆔 ID: 268701 ✅ 可用
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热膨胀系数匹配设计悬臂梁与基底CTE差≤5×10??/℃ 🆔 ID: 268702 ✅ 可用
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电磁屏蔽采用μ金属层厚度0.1mm屏蔽效能≥60dB@1GHz 🆔 ID: 268703 ✅ 可用
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光学检测配置激光波长633nm功率≤1mW光斑直径≤1μm 🆔 ID: 268704 ✅ 可用
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激光反射镜面镀金处理反射率≥95%@633nm波长 🆔 ID: 268705 ✅ 可用
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