Tyliose kalibravimo laboratorijų, puslaidininkių švariųjų patalpų ir aviacijos bei kosmoso metrologijos kabinetų salėse vyksta tyli revoliucija. Ją skatina ne vien programinė įranga ar jutikliai, bet ir pačios medžiagos, kurios sudaro paties matavimo pagrindą. Šio pokyčio priešakyje yra pažangūs keraminiai matavimo prietaisai, įskaitant itin stabilią keraminę oro tiesiąją liniuotę ir išskirtinai standų didelio tikslumo silicio karbido (Si-SiC) gretasienį ir stačiakampį. Tai ne tik įrankiai; jie skatina naują erą, kurioje stabilumas, pakartojamumas ir terminis neutralumas yra nekeičiami.
Daugiau nei pusę amžiaus juodasis granitas dominavo tiksliojoje metrologijoje. Dėl natūralaus slopinimo, mažo šiluminio plėtimosi ir puikaus lygumo jis tapo geriausia medžiaga paviršiaus plokštėms, kvadratams ir tiesiems kraštams gaminti. Tačiau pramonei pereinant prie submikronų ir net nanometrų masto tolerancijų, ypač puslaidininkių litografijoje, kosminėje optikoje ir kvantiniuose skaičiavimuose, granito apribojimai tampa vis akivaizdesni. Jis yra sunkus, jautrus mikroskilimams dėl pakartotinio sąlyčio ir, nepaisant savo reputacijos, vis dar pasižymi nedideliu ilgalaikiu valkšnumu esant apkrovoms ar aplinkos svyravimams.
Įženkime į priekį inžinerinę keramiką: tai ne kasdienės vaizduotės trapūs molio dirbiniai, o tankios, homogeninės, didelio našumo medžiagos, pagamintos veikiant dideliam karščiui ir slėgiui. Tarp jų metrologijos srityje išsiskiria dvi klasės: didelio grynumo aliuminio oksidas (Al₂O₃) ir reakcijos būdu sujungtas silicio karbidas (Si-SiC). Nors abi šios medžiagos yra gerokai patobulintos, palyginti su tradicinėmis medžiagomis, jos atlieka skirtingus vaidmenis ir kartu yra matmenų metrologijos pažangiausios.
Pavyzdžiui, paimkime keraminę oro tiesiąją liniuotę. Ši priemonė, skirta naudoti su oro guoliais arba optiniais interferometrais, reikalauja beveik idealaus tiesumo, minimalios masės ir nulinio šiluminio poslinkio. Pagaminta aliuminio oksido pagrindu.keraminės liniuotės—apdirbti iki lygumo ir tiesumo tikslumo ±0,5 µm tikslumu 500 mm atkarpoje ir poliruoti iki paviršiaus šiurkštumo, mažesnio nei Ra 0,02 µm, — užtikrina būtent tai. Mažas jų tankis (~3,6 g/cm³) sumažina inerciją dinaminėse matavimo sistemose, o nemagnetinė, nelaidi savybė pašalina trukdžius jautrioje elektroninėje ar magnetinėje aplinkoje. Plokštelių tikrinimo įrankiuose arba lazerinių sekiklių kalibravimo sistemose, kur net mikronas išlinkio gali iškreipti rezultatus, keraminė oro liniuotė suteikia stabilų, inertišką atskaitos tašką, kuris išlieka teisingas esant temperatūros svyravimams ir veikimo ciklams.
Tačiau kai reikalingas didžiausias standumas ir šilumos laidumas, pavyzdžiui, kosminių teleskopų veidrodžių derinime arba didelės galios lazerinės rezonatoriaus metrologijoje, inžinieriai renkasi didelio tikslumo silicio karbido (Si-SiC) gretasienio ir kvadratinius komponentus. Si-SiC yra viena iš tvirčiausių žinomų medžiagų, kurios Youngo modulis viršija 400 GPa – daugiau nei tris kartus didesnis nei plieno, – o šilumos laidumas prilygsta aliuminiui. Svarbiausia, kad jos šiluminio plėtimosi koeficientą (CTE) galima suprojektuoti taip, kad jis atitiktų optinių stiklų ar silicio plokštelių koeficientą, o tai leidžia hibridiniuose mazguose pasiekti beveik nulinį diferencinį plėtimąsi. Si-SiC kvadratas, naudojamas kaip pagrindinis etalonas EUV litografijos įrankyje, ne tik išlaikys savo formą – jis aktyviai priešinsis deformacijai dėl lokalizuoto kaitinimo ar vibracijos.
Šiuos pasiekimus įgalina ne tik medžiaga, bet ir keraminių matavimo prietaisų gamybos meistriškumas. Pavyzdžiui, tiksliam Si-SiC apdirbimui reikalingi deimantiniai šlifavimo diskai, submikroninės CNC platformos ir daugiapakopiai poliravimo procesai, atliekami kontroliuojamoje temperatūroje. Net ir nedidelis liekamasis įtempis dėl netinkamo sukepinimo gali sukelti deformaciją po apdirbimo. Štai kodėl tik keli pasauliniai gamintojai integruoja medžiagų sintezę, tikslų formavimą ir galutinę metrologiją po vienu stogu – ši galimybė skiria tikrus metrologinės klasės gamintojus nuo bendrųjų keramikos tiekėjų.
„ZHONGHUI INTELLIGENT MANUFACTURING (JINAN) GROUP CO., LTD“ (ZHHIMG) įmonėje ši vertikali integracija yra mūsų misijos pagrindas. Mūsų keraminiai matavimo prietaisai, įskaitant pagal DIN 874 AA klasę sertifikuotus keraminius oro tiesiosios liniuotės modelius ir didelio tikslumo silicio karbido (Si-Si-C) gretasienius ir kvadratinius gaminius, atitinkančius PTB ir NIST standartus, gaminami ISO 7 klasės švariose patalpose, naudojant patentuotus sukepinimo ir apdailos protokolus. Prieš išsiunčiant kiekvienas komponentas yra visapusiškai patikrinamas interferometriniu būdu, atliekamas geometrinių tolerancijų (plokštumo, lygiagretumo, statmenumo) patikrinimas KMM ir paviršiaus vientisumo bandymas. Rezultatas – etaloninės klasės gaminys, kuris ne tik atitinka specifikacijas, bet ir jas nuolat viršija skirtingose partijose.
Tokio našumo paklausa sparčiai auga. Puslaidininkių gamyboje EUV ir didelės NA litografijos sistemoms reikalingos lygiavimo struktūros, stabilios dešimčių nanometrų tikslumu metrų skalės atstumais – tai neįmanoma be Si-SiC terminio ir mechaninio sinergijos. Aviacijos ir kosmoso pramonėje palydovų optiniai suolai, pagaminti iš keraminių etalonų, užtikrina stabilumą orbitoje nepaisant ekstremalių terminių ciklų. Net ir tokiose besiformuojančiose srityse kaip gravitacinių bangų aptikimas ar atominių laikrodžių kūrimas, kur svarbus pikometrų lygio stabilumas, keraminiai ir Si-SiC metrologijos artefaktai tampa nepakeičiami.
Svarbu tai, kad šie įrankiai taip pat sprendžia tvarumo ir bendrų eksploatavimo išlaidų klausimus. Nors pradinė investicija į didelio tikslumo silicio karbido gretasienį gali viršyti granito atitikmens kainą, jo tarnavimo laikas gali būti 5–10 kartų ilgesnis intensyvaus naudojimo aplinkoje. Jo nereikia tepti alyva, jis atsparus visiems įprastiems tirpikliams ir plazmoms ir niekada nereikia perkalibruoti dėl drėgmės sugėrimo – kitaip nei ketaus ar net kai kurių granitų atveju. Kokybės vadovams, dirbantiems pagal AS9100, ISO 13485 arba SEMI standartus, šis patikimumas tiesiogiai reiškia trumpesnes prastovas, mažiau audito išvadų ir didesnį klientų pasitikėjimą.
Be to, nereikėtų pamiršti šių prietaisų estetinio ir funkcinio elegancijos. Poliruotas Si-SiC kvadratas žėri metaliniu blizgesiu, tačiau sveria mažiau nei plienas. Keraminė oro liniuotė yra tvirta, tačiau lengvai pakeliama – idealiai tinka rankiniam patikrinimui ankštose erdvėse. Šios į žmogų orientuotos savybės yra svarbios realiose laboratorijose, kur ergonomika ir naudojimo paprastumas daro įtaką kasdieniam darbo eigai.
Taigi, ar keraminiai matavimo prietaisai iš naujo apibrėžia itin didelį tikslumą? Atsakymas slypi duomenyse ir augančiame pasaulinių lyderių, kurie dabar juos nurodo kaip standartą, sąraše. Nuo nacionalinių metrologijos institutų, tvirtinančių naujos kartos ilgio standartus, iki 1 pakopos tiekėjų, sertifikuojančių elektromobilių pavaros komponentus, pokytis yra aiškus: kai reikia sumažinti neapibrėžtumą, inžinieriai pasitiki inžinerine keramika.
Ir pramonės šakoms tęsiant nenumaldomą žygį link atominio masto valdymo, viena tiesa tampa nepaneigiama: matavimo ateitis nebus iškalta iš akmens ar nulieta iš metalo. Ji bus sukepinta, šlifuota ir poliruota keramikoje – ir silicio karbide.
„ZHONGHUI INTELLIGENT MANUFACTURING (JINAN) GROUP CO., LTD“ (ZHHIMG) yra visame pasaulyje pripažinta itin tikslių keraminių ir silicio karbido metrologijos sprendimų novatorė. Specializuojamės keraminių matavimo prietaisų, keraminių oro tiesiųjų liniuotės ir didelio tikslumo silicio karbido (Si-SiC) gretasienių ir kvadratinių komponentų gamyboje. „ZHHIMG“ tiekia visiškai sertifikuotus, laboratorinės klasės gaminius puslaidininkių, aviacijos ir kosmoso, gynybos ir mokslinių tyrimų reikmėms. Mūsų produktais pasitiki pirmaujančios technologijų įmonės visame pasaulyje, turinčios ISO 9001, ISO 14001 ir CE sertifikatus. Susipažinkite su mūsų pažangios metrologijos produktų portfeliu adresuwww.zhhimg.com.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 5 d.