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基于轮胎加速度信号的胎路作用力估算模型
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作者 刘庆纲 郭昊 +3 位作者 魏旭明 郎垚璞 王奇 周兴林 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期177-183,共7页
研究重载卡车对道路的破坏机制能够指导道路的设计与养护,有效延长道路的使用寿命.其中,针对复杂重载荷作用下道路病害研究对轮胎路面作用力测量的需求,本文提出了一种复合工况下胎路三向力的建模估算方法.以11.00R20型全钢载重子午线... 研究重载卡车对道路的破坏机制能够指导道路的设计与养护,有效延长道路的使用寿命.其中,针对复杂重载荷作用下道路病害研究对轮胎路面作用力测量的需求,本文提出了一种复合工况下胎路三向力的建模估算方法.以11.00R20型全钢载重子午线轮胎为研究对象,经过对结构的合理简化,利用ABAQUS有限元仿真软件以参数化建模方法建立了轮胎有限元模型,并验证了模型的有效性;以不同的垂向载荷、侧偏角、纵滑率、轮速和胎压设置了多种复合工况,并对轮胎模型进行了稳态滚动分析,获得了轮胎同一断面内衬层上多个观测点的加速度响应信号;对采集的加速度信号进行了滤波处理,并对比了不同信号的响应程度,选取其中特征较为明显的信号作为观测加速度信号;提取了观测加速度信号的特征,并结合胎压和轮速作为输入,建立了基于卷积神经网络(CNN)的复合工况下胎路三向力的回归解析模型;以模型对15个测试工况的估算结果,近似地描述了该模型的泛化能力,该模型下胎路三向力估算的平均绝对百分比误差均在7%以内,均方根误差不超过1 kN.结果表明,轮胎内衬层上的加速度信号与胎路作用力具有较高的相关性,基于加速度信号与卷积神经网络建立的模型能够有效地实现胎路三向力的同时估算,为道路病害研究提供了有价值的载荷信息. 展开更多
关键词 胎路三向力 加速度信号 卷积神经网络 有限元仿真
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轮胎-路面接触应力的多变量耦合分析
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作者 刘庆纲 魏旭明 +1 位作者 郭昊 周兴林 《橡胶工业》 CAS 2023年第3期225-230,共6页
针对11.00R20全钢载重子午线轮胎,利用Abaqus软件建立了轮胎-路面接触的三维有限元模型,通过耦合轮胎的垂直载荷、工况和侧倾角3个变量,模拟研究不同状况下轮胎-路面接触应力的变化情况。分析不同状况下轮胎的接地印痕应力云图,获得不... 针对11.00R20全钢载重子午线轮胎,利用Abaqus软件建立了轮胎-路面接触的三维有限元模型,通过耦合轮胎的垂直载荷、工况和侧倾角3个变量,模拟研究不同状况下轮胎-路面接触应力的变化情况。分析不同状况下轮胎的接地印痕应力云图,获得不同变量耦合作用下轮胎的接地应力变化趋势。本研究突破了以往常规静态或匀速条件下仿真结果的局限性,提高了计算的可靠度,可对轮胎-路面接触应力的研究及对路面保护、轮胎优化设计起指导作用。 展开更多
关键词 轮胎-路面作用 应力 多变量耦合 接地印痕 有限元模型 载重子午线轮胎
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光学内反射型精密角度传感器 被引量:5
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作者 刘庆纲 叶声华 清野慧 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期124-129,共6页
本文基于光从光密介质传到光疏介质时,在临界角附近随光的入射角的微小变化,光的反射率发生急剧变化的原理,设计了利用临界角棱镜组成的多次反射型临界角角度传感器。通过光学式差动检测方法,减小了反射光所固有的随入射角的变化,... 本文基于光从光密介质传到光疏介质时,在临界角附近随光的入射角的微小变化,光的反射率发生急剧变化的原理,设计了利用临界角棱镜组成的多次反射型临界角角度传感器。通过光学式差动检测方法,减小了反射光所固有的随入射角的变化,其反射率变化曲线的非线性,进而通过检测光的反射率,可高精度地检测角度变化量。该传感器体积小结构简单,可通过调整初始入射角、反射次数及反射光的性质控制其精度和测量范围,可设计适于多种精度要求的微小角度的精密测量仪器。 展开更多
关键词 内反射 角度传感器 临界角棱镜 角位移
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材料表面硬度及形状的AFM分析方法 被引量:2
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作者 刘庆纲 李德春 +3 位作者 王战 胡晓东 胡小唐 清野慧 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期174-177,共4页
利用AFM测量软性材料如聚合体、生物物质时,AFM探针对被测软性材料表面施加一定的力而引起材料表面产生变形.通过测力 位移曲线,基于AFM测力 压痕曲线分析,探讨了减轻该影响并获得高精度软性材料表面形状测量结果的方法,进而计算材料表... 利用AFM测量软性材料如聚合体、生物物质时,AFM探针对被测软性材料表面施加一定的力而引起材料表面产生变形.通过测力 位移曲线,基于AFM测力 压痕曲线分析,探讨了减轻该影响并获得高精度软性材料表面形状测量结果的方法,进而计算材料表面微观杨氏弹性模量.该方法不仅可决定物体的表面弹塑性,获得高精度的表面形状测量结果,而且通过了解物体变形机理,进一步分析材料的微观特性. 展开更多
关键词 测力-压痕曲线 原子力显微镜 杨氏弹性模量 微硬度
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基于有限元的柔性铰链微位移机构研究 被引量:2
5
作者 刘庆纲 陈良泽 +3 位作者 梁君 刘美欧 孙庚 徐临燕 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期985-988,共4页
针对传统压电陶瓷器件应用于微位移技术中难以实现高精度的问题,提出了一种柔性铰链微位移机构,对该机构的运动特性进行了理论分析,并利用有限元方法进行了仿真验证。研究了铰链间距及其关键几何参数对微位移机构性能的影响。结果表明:... 针对传统压电陶瓷器件应用于微位移技术中难以实现高精度的问题,提出了一种柔性铰链微位移机构,对该机构的运动特性进行了理论分析,并利用有限元方法进行了仿真验证。研究了铰链间距及其关键几何参数对微位移机构性能的影响。结果表明:有限元仿真结果和理论分析结果相一致,利用ANSYS仿真可以确定几何参数对微位移机构性能的影响,结合理论分析可以提高微位移机构的设计效率和准确性,避免纯粹理论计算在结构设计上缺少仿真分析支撑的问题。实验结果验证了本文设计的微位移机构应用于超精密加工中具有很高的精度。 展开更多
关键词 微位移机构 柔性铰链 有限元法 位移放大比
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热疗中热效应对DNA结构的影响 被引量:2
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作者 刘庆纲 徐志恒 +2 位作者 李志刚 胡晓东 胡小唐 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期585-588,共4页
本文利用AFM研究热疗中的热效应对生物遗传物质 (DNA)结构的影响 ,以肿瘤热疗方法为依据 ,以高分辨率观察热辐射对DNA损伤程度 ,找寻不同加热时间、加热温度对DNA结构的影响 。
关键词 热疗 DNA AFM 热效应
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基于柔性铰链的杠杆-平衡机构的运动特性分析与参数设计 被引量:2
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作者 刘庆纲 孙庚 +1 位作者 秦自瑞 郎垚璞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期313-319,共7页
基于微小力测量(m N级分辨力,N级测量范围)的柔性铰链杠杆-平衡机构,建立了此机构的运动数学模型,并利用有限元方法对该数学模型进行了验证。数学模型计算及有限元分析结果表明,减小柔性铰链的刚度、增大平行四杆机构的长度能增大被测... 基于微小力测量(m N级分辨力,N级测量范围)的柔性铰链杠杆-平衡机构,建立了此机构的运动数学模型,并利用有限元方法对该数学模型进行了验证。数学模型计算及有限元分析结果表明,减小柔性铰链的刚度、增大平行四杆机构的长度能增大被测力产生的位移,通过合理地选择铰链支点两侧的杠杆长度,能设计出所需的杠杆比及运动模型,从而为该机构的设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 杠杆平衡机构 运动特性 ANSYS FEM分析 柔性铰链
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H型钢端面尺寸的精密视觉检测方法 被引量:1
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作者 刘庆纲 樊志国 +4 位作者 刘超 刘士毅 陈良泽 梁君 胡小唐 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1-7,共7页
在截面尺寸为300 mm 300 mm和400 mm 300 mm的H型钢的切割和焊接过程中,为了达到0.2 mm的测量分辨力要求,由CCD相机采集的图,通过计算机处理,测量型钢端部的几何尺寸及形变量,为焊枪的定位、切割提供坐标参数。针对型钢测量过程中需要解... 在截面尺寸为300 mm 300 mm和400 mm 300 mm的H型钢的切割和焊接过程中,为了达到0.2 mm的测量分辨力要求,由CCD相机采集的图,通过计算机处理,测量型钢端部的几何尺寸及形变量,为焊枪的定位、切割提供坐标参数。针对型钢测量过程中需要解决0.7‰分辨力和大景深测量的问题,提出了一个大景深视觉成像测量的设计方案,给出了被测工件的实际测量结果,并做了测量重复性和稳定性分析。理论分析和实验及结果表明,该系统的分辨力达到0.2 mm,从采集图像到得出最后数据,处理时间满足工程要求。 展开更多
关键词 大景深 计算机视觉 大尺寸型钢 精密测量
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焊接护目镜的透射比均匀性和角度依赖性研究 被引量:2
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作者 刘庆纲 施文泽 +1 位作者 庄逸欢 郭德华 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期130-134,共5页
为了保证自动变光焊接护目镜(AWF)的产品质量,进而保障焊工的用眼安全,首先分析AWF的透射比均匀性和角度依赖性的机制和测量方法,研制基于四维自动扫描运动平台的新型AWF测量系统;然后利用该系统检测AWF透射比均匀性和角度依赖性指标,... 为了保证自动变光焊接护目镜(AWF)的产品质量,进而保障焊工的用眼安全,首先分析AWF的透射比均匀性和角度依赖性的机制和测量方法,研制基于四维自动扫描运动平台的新型AWF测量系统;然后利用该系统检测AWF透射比均匀性和角度依赖性指标,并分析测量结果。研究表明:透射比均匀性和角度依赖性能直接反映出AWF的技术性能,是评价AWF产品质量的重要技术指标;系统获得的结果与产品标称数据具有很好的一致性,可作为标准检测器具广泛应用。 展开更多
关键词 自动变光焊接护目镜(AWF) 透射比均匀性 角度依赖性 四维自动扫描平台 测量系统
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表面等离子共振法测量纳米级金属薄膜厚度数值分析(英文) 被引量:2
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作者 刘庆纲 解娴 +1 位作者 秦自瑞 郎垚璞 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2018年第1期16-22,共7页
针对纳米级金属薄膜厚度测量的需求,建立了基于表面等离子共振(SPR)法膜厚测量的数学模型,并以K9棱镜-金膜-空气组成的Kretschmann结构为耦合装置,对SPR方法的光强、相位、波长、角度4种调制模式进行数值分析,介绍了这4种调制模式的原理... 针对纳米级金属薄膜厚度测量的需求,建立了基于表面等离子共振(SPR)法膜厚测量的数学模型,并以K9棱镜-金膜-空气组成的Kretschmann结构为耦合装置,对SPR方法的光强、相位、波长、角度4种调制模式进行数值分析,介绍了这4种调制模式的原理,并对其传感器的测量范围、灵敏度等参数进行了分析.结果表明:光强型SPR装置的测量范围最大,相位型SPR装置的灵敏度最高.在实际金属薄膜厚度测量的应用中,除了传感器的测量范围和灵敏度外,还需考虑其后续处理装置、算法的复杂性及性价比,结合诸多因素选择合适的SPR传感器. 展开更多
关键词 SPR效应 金属薄膜 厚度 测量模型 数值分析
原文传递
轮胎-路面三维力解析模型的建立与简化方法 被引量:1
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作者 刘庆纲 宋皓杰 +2 位作者 郭昊 魏旭明 周兴林 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期512-518,共7页
研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位... 研究轮胎-路面之间的三维作用力,对预测路面早期损坏、优化道路设计具有指导作用,同时也是分析车辆动力学性能、研制和改进整车控制系统的有效手段.文中利用ABAQUS有限元仿真软件,建立了轮胎与路面之间相互作用力与胎冠相对轮辋中心位移之间的力-位移多元非线性回归模型;该模型通过分析在三维力作用下轮胎不同位置处节点的变形和位移,实现了不同节点处的轮胎与路面之间作用力的求解,并通过改变充气断面尺寸、不同载荷下沉量等指标使模型有效性得到了验证,为设计并优化位移传感器的布局、提高测量结果的可信度,提供了理论依据.采用带有二次项的多元非线性回归模型对11.00R20载重子午线轮胎进行仿真计算.结果表明,在接地中心角θ不超过±15°范围内,回归模型的三维力预测值相对于预设值的误差不超过±2%.为在兼顾回归模型准确度的前提下,提高该模型的解算效率、降低由位移解算力过程的繁琐性,通过分析完整模型中各子项对力预测结果的贡献度,进一步提出了简化回归模型;当θ≤±15°时,各个节点处完整模型与简化模型均方根误差(RMSE)的最大值相差0.43 kN;当θ≤±9°时,两者差值减小至0.27 kN.分析结果表明,通过对安装在轮胎上的位移传感器所采集的数据进行处理,完整模型和简化模型均能实现轮胎与路面间相互作用三维力的预测和计算,但简化模型的适用范围比完整模型要窄. 展开更多
关键词 轮胎有限元仿真建模 轮胎-路面 三维力模型 多元回归分析 模型简化
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基于虚拟测试技术的高精度温度测控系统 被引量:1
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作者 刘庆纲 杨勇 +2 位作者 胡小唐 藤井贤一 田中充 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期315-316,324,共3页
为了获得更高的测量精度和最小的测量不确定度 ,在进行纳米级测试任务过程中 ,人们需要对环境进行更严格的测试及控制 ,如空气压力、湿度、温度、振动等。其中温度的测量和控制对纳米级精度的测量来说 ,是至关重要的。
关键词 激光干涉 虚拟测试 温度测控
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光电导开关中的隧穿现象
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作者 刘庆纲 高霞 +2 位作者 赵琳 江宁川 胡小唐 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期269-272,共4页
采用光刻和大气环境下原子力显微镜(AFM)阳极诱导氧化加工相结合的加工方法,加工由Ti-TiOx-Ti纳米级隧道结构成其基本结构的微型光电导开关(PCSS),并对其电特性进行了研究和分析。研究结果表明在大气室温条件下,微型PC-SS的输出特性随... 采用光刻和大气环境下原子力显微镜(AFM)阳极诱导氧化加工相结合的加工方法,加工由Ti-TiOx-Ti纳米级隧道结构成其基本结构的微型光电导开关(PCSS),并对其电特性进行了研究和分析。研究结果表明在大气室温条件下,微型PC-SS的输出特性随氧化物宽度不同而不同,当宽度小于100nm时,其输出特性表现为在一个线性峰值的输出过后,又出现了一个非线性的峰值;在一定条件下Ti-TiOx-Ti纳米级隧道结存在隧穿效应,且其隧穿特性随绝缘金属氧化物的宽度不同而不同。 展开更多
关键词 微型光电导开关(PCSS) 隧道结 隧穿现象 AFM阳极诱导氧化
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AFM诱导氧化脉冲宽度与Si纳米加工
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作者 刘庆纲 何博涛 +3 位作者 张超艳 祁森 张世林 胡小唐 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1441-1443,1447,共4页
通过对利用原子力显微镜(AFM)阳极诱导氧化作用下在硅表面生成纳米氧化结构的特征的讨论,发现通过改变加工时的偏置电压和脉冲宽度,氧化点高度和宽度与所施加偏置电压呈对数关系,氧化点高度与宽度与脉冲宽度呈指数关系;同时发现在环境... 通过对利用原子力显微镜(AFM)阳极诱导氧化作用下在硅表面生成纳米氧化结构的特征的讨论,发现通过改变加工时的偏置电压和脉冲宽度,氧化点高度和宽度与所施加偏置电压呈对数关系,氧化点高度与宽度与脉冲宽度呈指数关系;同时发现在环境温度和氧气浓度保持不变的条件下通过改变加工中的相对大气湿度,氧化点结构的高度和宽度随相对湿度的增加而增加.文中对该现象进行了讨论,并对加工条件进行了优化. 展开更多
关键词 AFM阳极氧化 脉冲宽度 偏置电压 大气湿度
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纳米标准物及长时稳定性
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作者 刘庆纲 李源 +2 位作者 李敏 李艳宁 胡小唐 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2004年第2期161-163,共3页
纳米级尺度实物标准是纳米尺寸传递体系中的关键环节,也是评价和校正压电驱动等微扫描微定位装置的重要工具。该文针对一维台阶实物标准的材料选择、加工和评价方法等方面进行研究,并对已试制的纳米标准台阶进行了长时稳定性的跟踪研究... 纳米级尺度实物标准是纳米尺寸传递体系中的关键环节,也是评价和校正压电驱动等微扫描微定位装置的重要工具。该文针对一维台阶实物标准的材料选择、加工和评价方法等方面进行研究,并对已试制的纳米标准台阶进行了长时稳定性的跟踪研究。实验结果表明,该标准物的台阶高度制造精度为±1.1nm,长期稳定性优于±0.5nm。 展开更多
关键词 纳米标准物 评价方法 SPM 稳定性
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角度测量型原子间力显微镜
16
作者 刘庆纲 叶声华 +1 位作者 清野慧 岗彻 《计量学报》 CSCD 北大核心 1999年第3期161-165,共5页
本文作者采用光学式角度传感器,制作了探针驱动式角度测量型原子间力显微镜(AFM),它区别于历来的原子力显微镜信号的位移测量方法,克服了以往测量方法对被测物体的尺寸、重量及扫描速度等的限制。
关键词 角度测量型 位移测量型 原子间力显微镜
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液中测量型原子力显微镜的研究
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作者 刘庆纲 叶声华 +1 位作者 清野彗 冈彻 《光电工程》 CAS CSCD 1996年第3期49-52,共4页
简述了使用临界角角度传感器的探针驱动角度检出型AFM的测量原理及在液体中进行测量的原理。
关键词 原子力显微镜 角度传感器 探针 液中测量型
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部分水解聚丙烯酰胺的结构形貌研究 被引量:8
18
作者 姚同玉 刘庆纲 +1 位作者 刘卫东 刘福海 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期81-84,共4页
用自组装技术在云母片表面制备了固体膜,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的结构形态。用原子力显微镜(AFM)观测和分析了4种去溶剂化后HPAM分子的结构形貌。结果显示,HPAM在云母片表面均呈现规则的分布,但分布形态差别很大。有的呈花朵状... 用自组装技术在云母片表面制备了固体膜,研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的结构形态。用原子力显微镜(AFM)观测和分析了4种去溶剂化后HPAM分子的结构形貌。结果显示,HPAM在云母片表面均呈现规则的分布,但分布形态差别很大。有的呈花朵状,有的呈树枝状,有的呈梳子状,形态各异,结构的异同非常清楚。这种方法有助于了解聚合物分子形态乃至其凝胶结构,同时也有助于研究聚合物溶液结构和开发新型聚合物。 展开更多
关键词 原子力显微镜 部分水解聚丙烯酰胺 分子结构 形貌 固体膜
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大气状态下AFM针尖诱导氧化加工Ti膜的机理分析 被引量:3
19
作者 匡登峰 刘庆纲 +2 位作者 胡小唐 郭维廉 张世林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1303-1306,共4页
通过 AFM针尖诱导氧化加工 Ti膜的实验得到了凸出的 Ti膜氧化物高度与偏置电压成线性关系 ,并和针尖扫描速度成负对数关系 ,在前人的基础上深化了 AFM针尖诱导氧化加工的机理和理论模型 ,分析得到了合适的加工条件即 :偏压为 8V,扫描速... 通过 AFM针尖诱导氧化加工 Ti膜的实验得到了凸出的 Ti膜氧化物高度与偏置电压成线性关系 ,并和针尖扫描速度成负对数关系 ,在前人的基础上深化了 AFM针尖诱导氧化加工的机理和理论模型 ,分析得到了合适的加工条件即 :偏压为 8V,扫描速度为 0 .1μm/ s. 展开更多
关键词 AFM针尖诱导氧化 阳极氧化 Ti氧化物 偏压 扫描速度 Ti膜 大气状态
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微米级光栅样片的研制及关键质量参数的评价 被引量:4
20
作者 赵琳 刘庆纲 +5 位作者 梁法国 李锁印 许晓青 赵革艳 赵新宇 翟玉卫 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2015年第8期537-541,共5页
论述了扫描电子显微镜(SEM)应用的广泛性以及光栅样片用于校准扫描电子显微镜的重要性,从选材、图形设计及加工制作等几个方面设计并研制了微米级光栅样片。为方便校准扫描电子显微镜的不同放大倍率,采用分区域图形设计方法将7个不同尺... 论述了扫描电子显微镜(SEM)应用的广泛性以及光栅样片用于校准扫描电子显微镜的重要性,从选材、图形设计及加工制作等几个方面设计并研制了微米级光栅样片。为方便校准扫描电子显微镜的不同放大倍率,采用分区域图形设计方法将7个不同尺寸的样片结构分布在同一模板上。设计了对样片的关键质量参数(如栅条的直线度及均匀性)的评价方法,并对已试制的光栅样片的栅条宽度、直线度以及均匀性进行了测量。以周期尺寸为2和10μm的样片为例,分析了样片关键质量参数的测量数据。分析结果表明,研制的样片符合作为校准扫描电子显微镜的标准样片的基本条件。 展开更多
关键词 光栅样片 扫描电子显微镜(SEM) 质量参数 直线度 均匀性
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