ახალი თაობის კერამიკული საზომი ინსტრუმენტები ულტრამაღალი სიზუსტის საზღვრებს ხელახლა განსაზღვრავს?

კალიბრაციის ლაბორატორიების, ნახევარგამტარული სუფთა ოთახებისა და აერონავტიკის მეტროლოგიის ოთახების წყნარ დარბაზებში ჩუმი რევოლუცია მიმდინარეობს. მას მხოლოდ პროგრამული უზრუნველყოფა ან სენსორები კი არა, თავად მასალებიც ახორციელებენ, რომლებიც თავად გაზომვის საფუძველს ქმნიან. ამ ცვლილების წინა პლანზე დგას მოწინავე კერამიკული საზომი ინსტრუმენტები, მათ შორის ულტრასტაბილური კერამიკული ჰაერის სწორი სახაზავი და განსაკუთრებით ხისტი მაღალი სიზუსტის სილიციუმის კარბიდის (Si-SiC) პარალელეპიპედი და კვადრატული ფორმის. ესენი მხოლოდ ინსტრუმენტები არ არის; ისინი ახალი ეპოქის საფუძველია, სადაც სტაბილურობა, განმეორებადობა და თერმული ნეიტრალიტეტი უცვლელია.

ნახევარ საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში შავი გრანიტი დომინირებდა ზუსტ მეტროლოგიაში. მისი ბუნებრივი დემპინგი, დაბალი თერმული გაფართოების უნარი და შესანიშნავი სიბრტყე მას ზედაპირული ფირფიტების, კვადრატების და სწორი კიდეების დასამზადებლად სასურველ მასალად აქცევდა. თუმცა, როდესაც ინდუსტრიები სუბმიკრონულ და ნანომეტრულ მასშტაბებსაც კი აჭარბებენ - განსაკუთრებით ნახევარგამტარული ლითოგრაფიაში, კოსმოსურ ოპტიკასა და კვანტურ გამოთვლებში - გრანიტის შეზღუდვები სულ უფრო აშკარა ხდება. ის მძიმეა, მგრძნობიარეა მიკროჩიპების მიმართ განმეორებითი კონტაქტის დროს და, მიუხედავად მისი რეპუტაციისა, დატვირთვის ან გარემო რყევების ქვეშ მაინც ავლენს მცირე ხანგრძლივ ცოცვას.

წარმოგიდგენთ ინჟინერიულ კერამიკას: არა ყოველდღიური წარმოსახვისთვის ნაცნობი მყიფე კერამიკა, არამედ მკვრივი, ერთგვაროვანი, მაღალი ხარისხის მასალები, რომლებიც გამოჭედილია უკიდურესი სიცხისა და წნევის ქვეშ. მათ შორის, მეტროლოგიის გამოყენებისთვის ორი კლასი გამოირჩევა: მაღალი სისუფთავის ალუმინი (Al₂O₃) და რეაქციაში შეკრული სილიციუმის კარბიდი (Si-SiC). მიუხედავად იმისა, რომ ორივე ტრადიციულ მასალებთან შედარებით მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას გვთავაზობს, ისინი განსხვავებულ როლს ასრულებენ და ერთად წარმოადგენენ განზომილებიანი მეტროლოგიის შესაძლებლობების მოწინავე ხაზს.

მაგალითად, ავიღოთ კერამიკული ჰაერის სწორი სახაზავი. შექმნილია ჰაერის სადგამებთან ან ოპტიკურ ინტერფერომეტრებთან გამოსაყენებლად და მოითხოვს თითქმის იდეალურ სისწორეს, მინიმალურ მასას და ნულოვან თერმულ დრიფტს. ალუმინის ოქსიდის ბაზაზე.კერამიკული სახაზავები— დამუშავებულია სიბრტყისა და სისწორის მისაღწევად 500 მმ-ზე ±0.5 µm ფარგლებში და გაპრიალებულია ზედაპირის უხეშობამდე Ra 0.02 µm-ზე ქვემოთ — ზუსტად ამას უზრუნველყოფს. მათი დაბალი სიმკვრივე (~3.6 გ/სმ³) ამცირებს ინერციას დინამიური გაზომვის სისტემებში, ხოლო მათი არამაგნიტური, არაგამტარი ბუნება გამორიცხავს ჩარევას მგრძნობიარე ელექტრონულ ან მაგნიტურ გარემოში. ვაფლის შემოწმების ხელსაწყოებში ან ლაზერული ტრეკერის კალიბრაციის მოწყობილობებში, სადაც რკალის მიკრონიც კი შეიძლება ამახინჯებდეს შედეგებს, კერამიკული ჰაერის სწორი სახაზავი უზრუნველყოფს სტაბილურ, ინერტულ მითითებას, რომელიც რჩება ჭეშმარიტი ტემპერატურის რყევებისა და ოპერაციული ციკლების დროს.

მაგრამ როდესაც საჭიროა მაქსიმალური სიმტკიცე და თბოგამტარობა — მაგალითად, კოსმოსური ტელესკოპის სარკის გასწორებაში ან მაღალი სიმძლავრის ლაზერული ღრუს მეტროლოგიაში — ინჟინრები მიმართავენ მაღალი სიზუსტის სილიციუმის კარბიდის (Si-SiC) პარალელეპიპედიურ და კვადრატულ კომპონენტებს. Si-SiC ერთ-ერთი ყველაზე მყარი მასალაა ცნობილ მასალათა შორის, იანგის მოდულით, რომელიც 400 გპა-ზე მეტია — ფოლადის მოდულის სამჯერ მეტი — და თბოგამტარობით, რომელიც ალუმინს ეჯიბრება. უმნიშვნელოვანესია, რომ მისი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (CTE) შეიძლება დაპროექტდეს ისე, რომ შეესაბამებოდეს ოპტიკური მინების ან სილიციუმის ვაფლების კოეფიციენტს, რაც ჰიბრიდულ შეკრებებში თითქმის ნულოვან დიფერენციალურ გაფართოებას უზრუნველყოფს. Si-SiC კვადრატი, რომელიც გამოიყენება, როგორც მთავარი საცნობარო EUV ლითოგრაფიის ხელსაწყოში, არა მხოლოდ შეინარჩუნებს თავის ფორმას — არამედ აქტიურად გაუძლებს ლოკალიზებული გათბობის ან ვიბრაციისგან გამოწვეულ დამახინჯებას.

ამ მიღწევებს შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ მასალა, არამედ კერამიკული საზომი ინსტრუმენტების დამზადების ოსტატობა. მაგალითად, Si-SiC-ის ზუსტი დამუშავებისთვის საჭიროა ალმასის სახეხი დისკები, სუბმიკრონული CNC პლატფორმები და მრავალსაფეხურიანი დამუშავების პროცესები, რომლებიც ტარდება ტემპერატურის კონტროლირებად გარემოში. არასწორი შედუღებით გამოწვეული მცირე ნარჩენი სტრესიც კი შეიძლება გამოიწვიოს დამუშავების შემდგომი დეფორმაცია. სწორედ ამიტომ, მხოლოდ რამდენიმე შერჩეული გლობალური მწარმოებელი აერთიანებს მასალების სინთეზს, ზუსტ ფორმირებას და საბოლოო მეტროლოგიას ერთი სახურავის ქვეშ - შესაძლებლობა, რომელიც განასხვავებს ჭეშმარიტი მეტროლოგიური დონის მწარმოებლებს ზოგადი კერამიკის მომწოდებლებისგან.

ZHONGHUI INTELLIGENT MANUFACTURING (JINAN) GROUP CO., LTD (ZHHIMG)-ში ეს ვერტიკალური ინტეგრაცია ჩვენი მისიის ცენტრალურ ნაწილს წარმოადგენს. ჩვენი კერამიკული საზომი ინსტრუმენტები, მათ შორის DIN 874 Grade AA-ს შესაბამისად სერტიფიცირებული კერამიკული ჰაერის სწორი სახაზავის მოდელები და PTB და NIST სტანდარტების შესაბამისი მაღალი სიზუსტის სილიციუმის კარბიდის (Si-Si-C) პარალელეპიპედიური და კვადრატული არტეფაქტები, იწარმოება ISO Class 7 სუფთა ოთახებში, საკუთარი შედუღებისა და დამუშავების პროტოკოლების გამოყენებით. ყველა კომპონენტი გადის სრულ ინტერფერომეტრიულ ვალიდაციას, გეომეტრიული ტოლერანტობების (სიბრტყელე, პარალელიზმი, პერპენდიკულარულობა) CMM ვერიფიკაციას და ზედაპირის მთლიანობის ტესტირებას გადაზიდვამდე. შედეგი არის საცნობარო კლასის არტეფაქტი, რომელიც არა მხოლოდ აკმაყოფილებს სპეციფიკაციებს - არამედ მუდმივად აღემატება მათ პარტიების განმავლობაში.

ასეთი შესრულების მოთხოვნა იზრდება. ნახევარგამტარების წარმოებაში, EUV და მაღალი NA ლითოგრაფიული სისტემები საჭიროებენ გასწორების სტრუქტურებს, რომლებიც სტაბილურია ათობით ნანომეტრის რადიუსში მეტრის მასშტაბის დისტანციებზე - შეუძლებელია Si-SiC-ის თერმული-მექანიკური სინერგიის გარეშე. აერონავტიკაში, კერამიკული რეფერენსებით დამზადებული თანამგზავრული ოპტიკური სკამები უზრუნველყოფს ორბიტაზე სტაბილურობას ექსტრემალური თერმული ციკლის მიუხედავად. ისეთ ახალ სფეროებშიც კი, როგორიცაა გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა ან ატომური საათის შემუშავება, სადაც პიკომეტრის დონის სტაბილურობა მნიშვნელოვანია, კერამიკული და Si-SiC მეტროლოგიური არტეფაქტები აუცილებელი ხდება.

კრიტიკულად მნიშვნელოვანია, რომ ეს ხელსაწყოები ასევე ითვალისწინებს მდგრადობას და საკუთრების საერთო ღირებულებას. მიუხედავად იმისა, რომ მაღალი სიზუსტის სილიციუმის კარბიდის პარალელეპიპედის საწყისი ინვესტიცია შეიძლება აღემატებოდეს გრანიტის ეკვივალენტს, მისი მომსახურების ვადა შეიძლება 5-10-ჯერ მეტი იყოს ხშირი გამოყენების გარემოში. ის არ საჭიროებს შეზეთვას, მდგრადია ყველა გავრცელებული გამხსნელისა და პლაზმის მიმართ და არასდროს საჭიროებს ხელახალ კალიბრაციას ტენიანობის შთანთქმის გამო - თუჯისგან ან თუნდაც ზოგიერთი გრანიტისგან განსხვავებით. AS9100, ISO 13485 ან SEMI სტანდარტებით მომუშავე ხარისხის მენეჯერებისთვის ეს საიმედოობა პირდაპირ აისახება შეფერხების დროის შემცირებაში, აუდიტის შედეგების შემცირებასა და მომხმარებლის ნდობის გაზრდაში.

გარდა ამისა, არ უნდა დაგვავიწყდეს ამ ინსტრუმენტების ესთეტიკური და ფუნქციური ელეგანტურობა. გაპრიალებული Si-SiC კვადრატი ბრწყინავს მეტალის ბზინვარებით, თუმცა ნაკლებს იწონის, ვიდრე ფოლადი. კერამიკული ჰაერის სწორი სახაზავი მყარია, თუმცა ძალისხმევის გარეშე იშლება - იდეალურია ხელით შემოწმებისთვის ვიწრო სივრცეებში. ადამიანზე ორიენტირებული ეს თვისებები მნიშვნელოვანია რეალურ ლაბორატორიებში, სადაც ერგონომიკა და გამოყენების სიმარტივე გავლენას ახდენს ყოველდღიურ სამუშაო პროცესზე.

მაშ ასე, კერამიკული საზომი ინსტრუმენტები ულტრამაღალი სიზუსტის ხელახლა განსაზღვრას ახდენს თუ არა? პასუხი მონაცემებშია და იმ გლობალური ლიდერების მზარდ სიაში, რომლებიც ახლა მათ სტანდარტად განსაზღვრავენ. ეროვნული მეტროლოგიური ინსტიტუტებიდან, რომლებიც ახალი თაობის სიგრძის სტანდარტებს ადასტურებენ, ელექტრომობილების ტრანსმისიის კომპონენტების სერტიფიცირების პირველი დონის მომწოდებლებამდე, ცვლილება აშკარაა: როდესაც გაურკვევლობა მინიმუმამდე უნდა იქნას დაყვანილი, ინჟინრები ენდობიან ინჟინერიულ კერამიკას.

და რადგან ინდუსტრიები ატომური მასშტაბის კონტროლისკენ დაუნდობელ სვლას აგრძელებენ, ერთი ჭეშმარიტება უდავო ხდება: გაზომვების მომავალი ქვისგან არ იქნება გამოკვეთილი ან ლითონში ჩამოსხმული. ის კერამიკასა და სილიციუმის კარბიდში დამუშავდება, დამუშავდება და გაპრიალდება.

ZHONGHUI INTELLIGENT MANUFACTURING (JINAN) GROUP CO., LTD (ZHHIMG) არის გლობალურად აღიარებული ინოვატორი ულტრაზუსტი კერამიკული და სილიციუმის კარბიდის მეტროლოგიური გადაწყვეტილებების სფეროში. სპეციალიზირებულია კერამიკულ საზომ ინსტრუმენტებზე, კერამიკულ ჰაერის სწორ სახაზავზე და მაღალი სიზუსტის სილიციუმის კარბიდის (Si-SiC) პარალელეპიპედიურ და კვადრატულ კომპონენტებზე, ZHHIMG აწვდის სრულად სერტიფიცირებულ, ლაბორატორიული ხარისხის არტეფაქტებს ნახევარგამტარული, აერონავტიკის, თავდაცვისა და სამეცნიერო-კვლევითი აპლიკაციებისთვის. ISO 9001, ISO 14001 და CE სერტიფიკატებით მხარდაჭერილი ჩვენი პროდუქცია სარგებლობს მსოფლიოს წამყვანი ტექნოლოგიური საწარმოების ნდობით. გაეცანით ჩვენს მოწინავე მეტროლოგიის პორტფოლიოსwww.zhhimg.com.