ლაზერული მარკირების აპარატის ბაზის განახლების სახელმძღვანელო: გრანიტსა და თუჯს შორის ზუსტი შესუსტების შედარება პიკოსეკონდული დონის დამუშავებისას.

პიკოწამიანი დონის ლაზერული მარკირების აპარატების სფეროში, სიზუსტე აღჭურვილობის მუშაობის შეფასების ძირითადი ინდიკატორია. ბაზა, როგორც ლაზერული სისტემისა და ზუსტი კომპონენტების ძირითადი მატარებელი, მისი მასალა პირდაპირ გავლენას ახდენს დამუშავების სიზუსტის სტაბილურობაზე. გრანიტსა და თუჯს, როგორც ორ ძირითად საბაზისო მასალას, მნიშვნელოვანი განსხვავებები აქვთ პიკოწამიანი დონის ულტრაწვრილი დამუშავების დროს სიზუსტის შესუსტების მახასიათებლებში. ეს სტატია ღრმად გააანალიზებს ორივეს მუშაობის უპირატესობებსა და ნაკლოვანებებს, რათა უზრუნველყოს აღჭურვილობის განახლების სამეცნიერო საფუძველი.
მასალის თვისებები განსაზღვრავს სიზუსტის საფუძველს
გრანიტი არსებითად მაგმატური ქანია, რომელიც ასობით მილიონი წლის განმავლობაში გეოლოგიური პროცესების შედეგად ჩამოყალიბდა. მისი შიდა კრისტალური სტრუქტურა მკვრივი და ერთგვაროვანია, წრფივი გაფართოების კოეფიციენტით, რომელიც 0.5-8 ×10⁻⁶/℃-მდე მერყეობს, რაც შედარებადია ისეთი ზუსტი შენადნობების კოეფიციენტთან, როგორიცაა ინდიუმის ფოლადი. ეს მახასიათებელი მის განზომილებიან ცვლილებას თითქმის უმნიშვნელოს ხდის გარემოს ტემპერატურის ცვალებადობისას, რაც ეფექტურად გამორიცხავს ოპტიკური გზის გადახრას და თერმული გაფართოებითა და შეკუმშვით გამოწვეულ მექანიკურ შეცდომებს. გარდა ამისა, გრანიტის სიმკვრივე 2.6-2.8 გ/სმ³-მდეა, რაც ბუნებრივად გამოირჩევა ვიბრაციის შთანთქმის შესანიშნავი უნარით. მას შეუძლია სწრაფად შეასუსტოს ლაზერული დამუშავების დროს წარმოქმნილი მაღალი სიხშირის ვიბრაციები, რაც უზრუნველყოფს ოპტიკური სისტემისა და მოძრავი ნაწილების სტაბილურობას.

თუჯის ფუძეები ფართოდ გამოიყენება მათი შესანიშნავი ჩამოსხმის მახასიათებლებისა და ფასის უპირატესობების გამო. ნაცრისფერი თუჯის ტიპიური ფანტელისებრი გრაფიტის სტრუქტურა მას გარკვეულ დემპფერულ მახასიათებლებს ანიჭებს, რომელსაც შეუძლია ვიბრაციის ენერგიის დაახლოებით 30%-დან 50%-მდე შთანთქმა. თუმცა, თუჯის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი დაახლოებით 10-12 ×10⁻⁶/℃-ია, რაც გრანიტის თერმულ გაფართოების კოეფიციენტზე 2-3-ჯერ მეტია. ხანგრძლივი უწყვეტი დამუშავებით წარმოქმნილი სითბოს დაგროვების შედეგად, განზომილებიანი დეფორმაციაა მოსალოდნელი. ამასობაში, თუჯის შიგნით ჩამოსხმის სტრესია. როდესაც სტრესი იხსნება გამოყენების პროცესში, ამან შეიძლება გამოიწვიოს შეუქცევადი ცვლილებები ფუძის სიბრტყესა და პერპენდიკულარულობაში.
პიკოსეკონდული დონის დამუშავებაში ზუსტი შესუსტების მექანიზმი
პიკოწამიანი ლაზერული დამუშავება, თავისი ულტრამოკლე იმპულსური მახასიათებლებით, შესაძლებელს ხდის დახვეწილი დამუშავების მიღწევას სუბმიკრონულ ან თუნდაც ნანომეტრულ დონეზე, თუმცა ის ასევე მკაცრ მოთხოვნებს აწესებს აღჭურვილობის სტაბილურობისთვის. გრანიტის ფუძე, თავისი სტაბილური შიდა სტრუქტურით, შეუძლია ვიბრაციის რეაქციის კონტროლი სუბმიკრონულ დონეზე მაღალი სიხშირის ლაზერული ზემოქმედების ქვეშ, ეფექტურად ინარჩუნებს ლაზერული ფოკუსის პოზიციონირების სიზუსტეს. გაზომილი მონაცემები აჩვენებს, რომ გრანიტის ფუძეზე დაფუძნებული ლაზერული მარკირების მანქანა კვლავ ინარჩუნებს ხაზის სიგანის გადახრას ±0.5μm-ის ფარგლებში 8-საათიანი პიკოწამიანი უწყვეტი დამუშავების შემდეგაც.
როდესაც თუჯის ფუძე პიკოწამიანი ლაზერის მაღალი სიხშირის ვიბრაციას ექვემდებარება, უწყვეტი ზემოქმედების გამო მარცვლის შიდა სტრუქტურა მიკროსკოპულ დაღლას განიცდის, რაც ფუძესთან დაკავშირებული სიმტკიცის შემცირებას იწვევს. ნახევარგამტარების წარმოების კონკრეტული საწარმოს მონიტორინგის მონაცემები აჩვენებს, რომ ექვსი თვის ექსპლუატაციის შემდეგ, თუჯის ფუძეებით აღჭურვილი აღჭურვილობის დამუშავების სიზუსტის შემცირების მაჩვენებელი 12%-ს აღწევს, რაც ძირითადად ხაზის კიდეების უხეშობის ზრდით და პოზიციონირების შეცდომების გაფართოებით გამოიხატება. ამავდროულად, თუჯი შედარებით მგრძნობიარეა გარემოს ტენიანობის მიმართ. ხანგრძლივი გამოყენებისას ჟანგისკენ მიდრეკილებაა, რაც კიდევ უფრო აჩქარებს სიზუსტის გაუარესებას.
პრაქტიკულ გამოყენებაში შესრულების განსხვავებების შემოწმება
3C ელექტრონული ზუსტი კომპონენტების დამუშავების სფეროში, ცნობილმა საწარმომ ჩაატარა შედარებითი ტესტი ორი ტიპის მატერიალური ბაზების აღჭურვილობის მუშაობაზე. ექსპერიმენტში, ერთი და იგივე კონფიგურაციის ორი პიკოწამიანი ლაზერული მარკირების მანქანა აღიჭურვა შესაბამისად გრანიტის და თუჯის ბაზებით, რათა მობილური ტელეფონის ეკრანების მინა 0.1 მმ სიგანის ჭრილიყო და მონიშნულიყო. 200 საათიანი უწყვეტი დამუშავების შემდეგ, გრანიტის ფუძის მქონე მოწყობილობის დამუშავების სიზუსტის შენარჩუნების მაჩვენებელი იყო 98.7%, ხოლო თუჯის ფუძის მქონე მოწყობილობის შემთხვევაში - მხოლოდ 86.3%. ამ უკანასკნელის მიერ დამუშავებული მინის კიდეებს აშკარა ხერხისებრი დეფექტები აღენიშნებოდათ.
აერონავტიკის კომპონენტების წარმოებისას, კონკრეტული კვლევითი ინსტიტუტის გრძელვადიანი მონიტორინგის მონაცემები უფრო ინტუიციურად ასახავს განსხვავებებს: გრანიტის ფუძით ლაზერული მარკირების აპარატს ხუთწლიანი მომსახურების ვადის განმავლობაში აქვს 3 მკმ-ზე ნაკლები კუმულაციური სიზუსტის შესუსტება; თუმცა, სამი წლის შემდეგ, თუჯის ფუძის აღჭურვილობის დამუშავების შეცდომა, რომელიც გამოწვეულია ფუძის დეფორმაციით, გადააჭარბა ±10 მკმ პროცესის სტანდარტს და საჭიროებს აპარატის საერთო სიზუსტის კალიბრაციას.
გადაწყვეტილებების განახლების წინადადებები
თუ საწარმოები მაღალი სიზუსტის და ხანგრძლივი ციკლის სტაბილურ დამუშავებას ძირითად მოთხოვნებად მიიჩნევენ, განსაკუთრებით ისეთ სფეროებში, როგორიცაა ნახევარგამტარული ჩიპები და ზუსტი ოპტიკური კომპონენტები, გრანიტის ფუძეები, მათი გამორჩეული თერმული სტაბილურობითა და ვიბრაციისადმი მდგრადობით, იდეალური არჩევანია განახლების თვალსაზრისით. მიუხედავად იმისა, რომ მისი საწყისი შესყიდვის ღირებულება 30%-დან 50%-მდე მაღალია, ვიდრე თუჯის, სრული სასიცოცხლო ციკლის ღირებულების პერსპექტივიდან, ზუსტი კალიბრაციის სიხშირის შემცირებამ და აღჭურვილობის შეფერხების დროის შემცირებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს საერთო სარგებელი. შედარებით დაბალი დამუშავების სიზუსტის მოთხოვნებისა და შეზღუდული ბიუჯეტის მქონე გამოყენების სცენარებისთვის, თუჯის ფუძეები კვლავ შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარდამავალ გადაწყვეტად, გამოყენების გარემოს გონივრული კონტროლის პირობით.
პიკოწამიანი დონის დამუშავებისას გრანიტისა და თუჯის ზუსტი შესუსტების მახასიათებლების სისტემატური შედარებით, ჩანს, რომ შესაბამისი საბაზისო მასალის შერჩევა ლაზერული მარკირების აპარატის დამუშავების სიზუსტისა და საიმედოობის გასაუმჯობესებლად მნიშვნელოვანი ნაბიჯია. საწარმოებმა, საკუთარი ტექნოლოგიური მოთხოვნებისა და ხარჯების გათვალისწინებით, უნდა მიიღონ სამეცნიერო გადაწყვეტილებები ბაზის განახლების გეგმასთან დაკავშირებით, რათა უზრუნველყონ მაღალი დონის წარმოებისთვის აღჭურვილობის მყარი საფუძველი.