Жоғары деңгейлі метрология саласында дәлдік жабдықтың құнын өлшеудің негізгі критерийі болып табылады. Соңғы жылдары жоғары деңгейлі өлшеу жабдықтарының 95%-ы дәстүрлі шойын негіздерінен бас тартып, оның орнына гранит негіздерін қабылдады. Бұл салалық трансформацияның артында гранит негіздердің нано деңгейдегі демпферлік сипаттамалары тудырған технологиялық серпіліс жатыр. Бұл мақалада гранит негіздердің бірегей артықшылықтары терең талданады және олардың жоғары деңгейлі өлшеу жабдықтарының «жаңа сүйіктісіне» айналуының құпиясы ашылады.
Шойын негіздерінің шектеулері: жоғары деңгейлі өлшеу талаптарын орындау қиын
Шойын бір кездері өлшеу жабдықтарының негізіне арналған негізгі материал болған және оның арзандығы мен өңдеудің оңайлығына байланысты кеңінен қолданылған. Дегенмен, жоғары деңгейлі өлшеу жағдайларында шойынның шектеулері барған сайын айқын көрініп келеді. Бір жағынан, шойынның термиялық тұрақтылығы нашар, термиялық кеңею коэффициенті 11-12 × 10⁻⁶/℃ дейін жетеді. Жабдық жұмыс кезінде жылу шығарғанда немесе қоршаған орта температурасы өзгергенде, ол термиялық деформацияға бейім, бұл өлшеу анықтамасының ауытқуына әкеледі. Екінші жағынан, шойынның ішкі құрылымында микроскопиялық тесіктер бар және оның дірілді басатын өнімділігі жеткіліксіз, бұл сыртқы дірілдің кедергісін тиімді сіңіре алмайды. Станоктардың жұмысы және шеберханадағы көліктердің қозғалысы діріл тудырған кезде, шойын негізі дірілдерді өлшеу жабдықтарына жібереді, бұл өлшеу деректерінде ауытқулар тудырады және нанометрлік және микрометрлік деңгейлерде жоғары дәлдіктегі өлшеу талаптарын орындауды қиындатады.
Гранит негіздерінің наноөлшемді демпферлік сипаттамалары: дәл өлшеудің негізгі кепілі
Гранит – жүздеген миллион жылдар бойы геологиялық процестер арқылы пайда болған табиғи тас. Оның ішкі минералды кристалдары тығыз, ал құрылымы тығыз және біркелкі, бұл оған керемет наноөлшемді демпферлік қасиеттер береді. Сыртқы тербелістер гранит негізіне берілген кезде, оның ішкі микроқұрылымы діріл энергиясын тез жылу энергиясына айналдырып, тиімді әлсіретуге қол жеткізе алады. Шойынмен салыстырғанда, гранит негіздердің дірілге жауап беру уақыты 80%-дан астамға қысқарады және олар өте қысқа мерзімде тұрақты күйге орала алады, бұл дірілдің өлшеу жабдықтарының өлшеу дәлдігіне әсерін тиімді түрде болдырмайды.
Микроскопиялық тұрғыдан алғанда, граниттің кристалдық құрылымында көптеген ұсақ түйіршіктер шекаралары мен минералды бөлшектер бар, және бұл құрылымдық ерекшеліктер табиғи «дірілді сіңіру желісін» құрайды. Діріл толқындары гранит ішінде таралған кезде, олар осы түйіршіктер шекаралары мен бөлшектерімен бірнеше рет соқтығысады, шағылысады және шашырайды. Бұл процесте дірілдің энергиясы үнемі тұтынылады, осылайша дірілді басудың әсеріне қол жеткізіледі. Зерттеулер гранит негізі дірілдің амплитудасын бастапқының оннан бір бөлігінен азға дейін төмендете алатынын, өлшеу жабдықтары үшін тұрақты өлшеу ортасын қамтамасыз ететінін көрсетеді.
Гранит негіздердің басқа артықшылықтары: Жоғары деңгейлі талаптарды толық қанағаттандырады
Наноөлшемді демпферлік қасиеттерінен басқа, гранит негізінің көптеген артықшылықтары бар, бұл оны жоғары деңгейлі өлшеу жабдықтары үшін тамаша таңдау етеді. Оның термиялық кеңею коэффициенті өте төмен, тек 5-7 × 10⁻⁶/℃ және температураның өзгеруіне әсер етпейді дерлік. Ол әртүрлі қоршаған орта жағдайларында тұрақты өлшем мен пішінді сақтай алады, бұл өлшеу анықтамасының дәлдігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, гранит жоғары қаттылыққа (Могс қаттылығы 6-7) және тозуға төзімділігі жоғары. Ұзақ уақыт қолданғаннан кейін де оның беті жоғары дәлдіктегі жазық күйді сақтай алады, бұл жабдықты күтіп ұстау және калибрлеу жиілігін азайтады. Сонымен қатар, гранит тұрақты химиялық қасиеттерге ие және қышқыл немесе сілтілі заттармен оңай коррозияланбайды, бұл оны әртүрлі күрделі өнеркәсіптік орталарға жарамды етеді.
Өнеркәсіптік тәжірибе гранит негіздерінің ерекше құндылығын растады
Жартылай өткізгіштер өндірісі саласында чиптердің өлшемі наноөлшемді дәуірге аяқ басты, ал метрология жабдықтарына қойылатын дәлдік талаптары өте жоғары. Белгілі халықаралық жартылай өткізгіш кәсіпорын өлшеу жабдықтарын шойын негізімен гранит негізімен ауыстырғаннан кейін өлшеу қателігі ±5 мкм-ден ±0,5 мкм-ге дейін төмендеді, ал өнімнің шығымы 12%-ға артты. Аэроғарыш саласында гранит негіздерін қабылдағаннан кейін компоненттердің пішіні мен орналасуына төзімділікті анықтау үшін қолданылатын жоғары деңгейлі метрология жабдықтары діріл кедергісін тиімді түрде болдырмайды, ұшақ қозғалтқышының қалақтары мен фюзеляж рамалары сияқты негізгі компоненттердің өңдеу дәлдігін қамтамасыз етеді және аэроғарыш өнімдерінің қауіпсіздігі мен сенімділігіне берік кепілдік береді.
Жоғары деңгейлі өндіріс өнеркәсібінде өлшеу дәлдігіне қойылатын талаптардың үздіксіз жақсаруымен, нано масштабты демпферлік сипаттамалары мен кешенді өнімділік артықшылықтарымен гранит негіздері өлшеу жабдықтарының техникалық стандарттарын қайта құруда. Шойыннан гранитке ауысу тек материалдарды жаңарту ғана емес; бұл сонымен қатар дәлдік өлшеу технологиясын жаңа биіктіктерге көтеретін салалық революция.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 13 мамыр