英語翻譯：

【計】 critical dimension

分詞翻譯：

臨界的英語翻譯：

critical
【醫】 crisis

尺寸的英語翻譯：

dimension; measure; measurement; size
【化】 dimension
【醫】 dimension

專業解析

臨界尺寸（Critical Dimension）是一個跨學科術語，在多個科技和工程領域具有核心意義，其核心含義是指某個系統或材料在特定條件下發生性質突變（如相變、狀态改變、失效或啟動特定物理過程）所需達到的關鍵尺寸阈值。以下是其詳細解釋：

一、基礎定義（漢英對照）

• 中文術語： 臨界尺寸
• 英文術語： Critical Dimension (CD)
• 核心概念： 指一個物理系統、材料結構或工藝過程中的某個特征尺寸（如長度、直徑、厚度、晶粒大小等），當該尺寸達到或超過某一特定值時，系統的行為、性質或穩定性會發生根本性的、非連續的躍變。這個特定的尺寸值就是“臨界尺寸”。

二、關鍵領域應用與含義

1. 核物理與核工程 (Nuclear Physics & Engineering):

   • 含義： 指可裂變材料（如鈾-235、钚-239）能夠維持自持鍊式裂變反應（即臨界狀态）所需的最小質量或最小體積對應的幾何尺寸。小于此尺寸，中子洩漏過多，鍊式反應無法維持；達到或超過此尺寸，鍊式反應可以持續進行。
   • 重要性： 是核反應堆設計和核安全的核心參數，直接關系到反應堆的啟動、控制和防止臨界事故。
   • 參考： 美國核管理委員會 (NRC) 術語庫對臨界及臨界質量的解釋體現了這一概念的核心。[來源：NRC Glossary]

2. 材料科學 (Materials Science):

   • 含義：
     • 相變臨界尺寸： 例如，在鐵磁材料中，當磁性顆粒尺寸減小到某一臨界值（單疇尺寸）以下時，會從多疇狀态轉變為單疇狀态，磁化反轉機制發生改變。
     • 力學性能臨界尺寸： 如“越小越強”現象，當晶粒尺寸或材料特征尺寸（如薄膜厚度、納米線直徑）減小到納米尺度（通常在幾納米到幾百納米）的某個臨界值時，材料的強度、硬度等力學性能可能顯著提高或出現異常。
     • 量子尺寸效應臨界尺寸： 在半導體納米顆粒（量子點）或二維材料中，當尺寸減小到接近電子德布羅意波長或激子玻爾半徑時，電子能級從連續變為分立，光學和電學性質發生劇變，這個尺寸即為臨界尺寸。
   • 重要性： 指導納米材料設計、高性能合金開發、薄膜技術等。
   • 參考： 材料科學經典教材如William D. Callister的《材料科學與工程導論》詳細讨論了晶粒尺寸對材料性能的影響，包含臨界尺寸概念。[來源：Callister, Materials Science and Engineering: An Introduction]

3. 半導體制造 (Semiconductor Manufacturing - Lithography):

   • 含義： 指集成電路制造中，通過光刻工藝在矽片上定義的最小特征尺寸（如晶體管栅極長度、金屬線寬）。它是衡量芯片制程技術節點（如7nm, 5nm）的關鍵指标。
   • 重要性： 直接決定了芯片的集成度、性能和功耗。追求更小的臨界尺寸是摩爾定律持續發展的驅動力。
   • 參考： 國際半導體技術路線圖 (ITRS) 及其後繼者國際器件與系統路線圖 (IRDS) 持續定義和預測關鍵尺寸的縮小目标。[來源：IRDS Reports]

4. 斷裂力學 (Fracture Mechanics):

   • 含義： 指材料中存在的裂紋或缺陷在特定應力條件下發生失穩擴展（即導緻斷裂）所需達到的最小尺寸（臨界裂紋尺寸）。
   • 重要性： 用于評估含缺陷結構（如壓力容器、飛機結構）的安全性和剩餘壽命，是損傷容限設計的基礎。
   • 參考： 斷裂力學标準如ASTM E399（金屬材料平面應變斷裂韌度标準試驗方法）涉及臨界裂紋尺寸的計算。[來源：ASTM E399 Standard]

三、總結

“臨界尺寸”的本質是一個阈值參數，它标志着系統從一種穩定狀态或行為模式向另一種截然不同的狀态或模式轉變的邊界。理解特定應用場景下的臨界尺寸對于預測系統行為、優化設計、确保安全以及推動技術創新（尤其是在核能、先進材料和微電子領域）至關重要。其具體數值和意義高度依賴于所研究的物理過程、材料體系和外部條件（如溫度、壓力、應力狀态）。

網絡擴展解釋

臨界尺寸（Critical Dimension）是指物體或系統在特定物理過程中達到某一關鍵尺寸時，其性質或狀态發生突變的臨界值。以下是詳細解釋：

1.基本定義

臨界尺寸是材料或系統在特定條件下（如溫度、壓力）維持某種物理特性的最大或最小尺寸阈值。例如，超導體在尺寸小于臨界值時可能失去超導性。

2.物理學中的典型應用

• 超導體的臨界尺寸：
  根據GL理論，不同形狀的超導材料臨界尺寸計算公式如下：

  • 超導薄膜（厚度為$2d$，磁場平行于膜面）：
    $$d_K = frac{sqrt{5}delta_0}{2}$$
  • 超導球體（半徑$r$）：
    $$r_K = frac{sqrt{21}delta_0}{2}$$
  • 圓柱體（半徑$r$，縱向或橫向磁場）：
    $$r_K = sqrt{3}delta_0$$
    （$delta_0$為材料特征長度）。

• 核反應中的臨界體積：
  在核電領域，臨界體積指維持鍊式反應所需的最小核燃料體積。

3.其他領域相關概念

• 電子制造：臨界尺寸指半導體工藝中允許的最小結構尺寸（如晶體管栅極寬度）。
• 機械工程：可能涉及允許的尺寸偏差阈值（如最大上/下偏差）。

4.核心意義

臨界尺寸反映了物質在微觀與宏觀性質轉變中的敏感邊界，是凝聚态物理、材料科學等領域的重要研究參數。

如需更詳細公式推導或應用案例，可參考來源網頁。

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