Әлемнің жетекші зертханаларында, мейлі ол наносөлшемді материалдарды анықтау, дәл оптикалық компоненттерді калибрлеу немесе жартылай өткізгіш микросхемалардың микроқұрылымын өлшеу болсын, өлшеу сілтемелерінің дәлдігі мен тұрақтылығына қатаң дерлік талаптар қойылады. Керемет өнімділігімен гранитті түзу көптеген зертханалар үшін бірінші таңдау болды. Дәстүрлі шойын беттерімен салыстырғанда оның дәлдік тұрақтылығын 300%-ға дейін жақсартуға болады, бұл терең ғылыми дәлелдерге және практикалық тексеруге негізделген. .
1. Материалдық қасиеттер дәлдік негізін анықтайды
Шойын, дәстүрлі анықтамалық беткі материал ретінде, белгілі бір қаттылыққа ие болғанымен, өзіне тән ақаулары бар. Оның термиялық кеңею коэффициенті шамамен 12×10⁻⁶/℃. Зертханадағы жалпы температура ауытқуы жағдайында (мысалы, кондиционерлердің іске қосылуы мен тоқтауынан туындаған 5℃ температура айырмашылығы) ұзындығы 1 метрлік шойынның анықтамалық беті 60 мкм өлшемдік өзгеріске ұшырауы мүмкін. Сонымен қатар, шойынның ішінде қабыршақты графит құрылымдары бар. Ұзақ мерзімді пайдалану кернеу концентрациясына бейім, нәтижесінде анықтамалық жазықтықтың тегістігі біртіндеп төмендейді. Мұндай термиялық деформация және құрылымдық өзгерістер өлшеу деректерінде жүйелі ауытқуларды тудырады, бұл эксперимент нәтижелерінің дәлдігіне айтарлықтай әсер етеді. .
Керісінше, гранитті түзудің термиялық кеңею коэффициенті тек (4-8) ×10⁻⁶/℃, бұл шойынның үштен бірінен аз. Бірдей температура айырмашылығы 5℃ кезінде, ұзындығы 1 метрлік гранитті түзеткіштің өлшемінің өзгеруі небәрі 20-40 мкм құрайды. Гранит кварц және дала шпаты сияқты минералдардың кристалдануы нәтижесінде пайда болады. Ол тығыз және біркелкі құрылымға ие және ішкі кернеу концентрациясының проблемасы жоқ. Миллиарддаған жылдарға созылған геологиялық процестерден кейін гранит табиғи түрде қартаяды және уақыт өте келе шойын сияқты деформацияланбайды, материалдың мәнінен анықтамалық жазықтықтың ұзақ мерзімді тұрақтылығын қамтамасыз етеді. .
Екіншіден, өңдеу технологиясы өте жоғары дәлдікке қол жеткізеді
Шойынның эталондық беттерін өңдеу кезінде материал қасиеттерінің шектеулеріне байланысты тегістік дәлдігі әдетте тек ± 5-10 мкм жетеді. Сонымен қатар, шойынның беті тотығуға және тот басуға бейім, тұрақты күтім мен тегістеуді қажет етеді. Әрбір тегістеу анықтамалық беттің бастапқы дәлдігіне әсер етеді. .
Гранитті түзу жоғары дәлдіктегі тегістеу технологиясын қабылдайды және озық сандық басқару өңдеу технологиясымен біріктірілген. Тегістігін ± 1-3 мкм шегінде басқаруға болады, ал кейбір жоғары сапалы өнімдер тіпті ±0,5 мкм-ге жетуі мүмкін. Оның бетінің қаттылығы Мох шкаласы бойынша 6-дан 7-ге дейін жетеді, ал тозуға төзімділігі шойыннан 3-5 есе артық. Ол оңай сызылып немесе тозбайды. Ұзақ мерзімді пайдаланудан кейін де, гранитті түзудің бетінің дәлдігі тұрақты болып қалуы мүмкін, бұл жиі калибрлеу және техникалық қызмет көрсету қажеттілігін болдырмайды, зертхананың пайдалану құны мен уақыт құнын айтарлықтай төмендетеді. .
III. Қоршаған ортаға бейімделу тұрақты өлшеуді қамтамасыз етеді
Зертханалық орта күрделі және өзгермелі. Ылғалдылық, діріл және электромагниттік кедергі сияқты факторлар өлшеу дәлдігіне әсер етуі мүмкін. Шойынның анықтамалық беті ылғалды ортада тот басуға бейім, нәтижесінде беттің кедір-бұдыры артады және өлшеу зондының жанасу дәлдігіне әсер етеді. Бұл ретте шойынның магниттілігі дәл электронды өлшеу жабдығының жұмысына кедергі келтіруі мүмкін. .
Гранитті түзу металл емес материал, магнитті емес және электр өткізбейтін және электрондық құрылғыларға кедергі жасамайды. Оның суды сіңіру жылдамдығы 0,1%-дан аз және ол әлі де жоғары ылғалдылық ортада тұрақты өнімділікті сақтай алады. Сонымен қатар, граниттің бірегей демпферлік қасиеттері қоршаған ортаның дірілдерін тиімді жұтып, сыртқы кедергілерді барынша азайта алады. Мысалы, үлкен өлшемді аспаптар мен жабдықтарға жақын зертханада гранитті түзу бір секунд ішінде діріл энергиясының 90%-дан астамын әлсіретуі мүмкін, ал шойынның тірек беті үшін 3-5 секунд қажет. Бұл гранитті түзуге күрделі орталарда да өлшеу үшін тұрақты анықтама беруге мүмкіндік береді. .
Төрт. Нақты деректер өнімділік артықшылықтарын тексереді
Белгілі халықаралық жартылай өткізгіштер зертханасы бір рет шойын мен граниттің эталон беттерінде ұзақ мерзімді салыстырмалы сынақ жүргізді: 30 күнге созылған және күн сайын 8 сағатқа созылған өлшеу тәжірибесі кезінде шойынның эталон бетін пайдаланатын жабдықтың жиынтық өлшеу қателігі ±45 мкм-ге жетті. Гранит түзуін пайдаланатын жабдықтың жиынтық қателігі бар болғаны ±15μm, ал дәлдік тұрақтылығының жақсаруы 300% жетеді. Ұқсас эксперименттік нәтижелер материалтану және оптикалық инженерия сияқты көптеген салалардағы жоғарғы зертханаларда бірнеше рет тексерілді, бұл жоғары дәлдіктегі өлшеуде гранитті түзудің алмастырылмайтындығын одан әрі көрсетті. .
Қорытындылай келе, гранитті түзу материал қасиеттерінің, өңдеу технологиясының және қоршаған ортаға бейімделуінің үш есе артықшылығының арқасында шойынның тірек бетінен жан-жақты асып түсті. Оның дәлдік тұрақтылығын 300%-ға жақсарту зертханалар үшін сенімді өлшеу эталонын қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар алдыңғы қатарлы ғылыми зерттеулер мен дәлдіктегі өндіріс технологиясын дамыту үшін берік негіз қалады. Бұл әлемдегі ең жақсы зертханалардың гранитті түзулерді таңдауының негізгі себебі.
Хабарлама уақыты: 19 мамыр 2025 ж