Geriausiose pasaulio laboratorijose, nesvarbu, ar tai būtų nanoskalės medžiagų aptikimas, tiksliųjų optinių komponentų kalibravimas, ar puslaidininkinių lustų mikrostruktūros matavimas, matavimo etalonų tikslumui ir stabilumui keliami beveik griežti reikalavimai. Granitinė tiesė, pasižyminti išskirtinėmis savybėmis, tapo daugelio laboratorijų pirmuoju pasirinkimu. Palyginti su tradiciniais ketaus etaloniniais paviršiais, jos tikslumo stabilumą galima padidinti iki 300 %, o tai pagrįsta tvirtais moksliniais įrodymais ir praktiniu patikrinimu.
1. Medžiagų savybės lemia tikslumo pagrindą
Ketaus, kaip tradicinė etaloninio paviršiaus medžiaga, nors ir pasižymi tam tikru standumu, turi būdingų defektų. Jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra maždaug 12 × 10⁻⁶/℃. Įprastoje laboratorijos temperatūros svyravimų aplinkoje (pvz., 5 ℃ temperatūros skirtumas, kurį sukelia oro kondicionierių įjungimas ir išjungimas) 1 metro ilgio ketaus etaloninio paviršiaus matmenys gali pasikeisti 60 μm. Be to, ketaus viduje yra dribsnių pavidalo grafito struktūrų. Ilgalaikis naudojimas yra linkęs į įtempių koncentraciją, dėl kurios etaloninės plokštumos plokštumas palaipsniui mažėja. Tokia šiluminė deformacija ir struktūros pokyčiai sukels sisteminius matavimo duomenų nuokrypius, o tai labai paveiks eksperimentinių rezultatų tikslumą.
Tuo tarpu granito tiesiosios linijos šiluminio plėtimosi koeficientas yra tik (4–8) × 10⁻⁶/℃, tai yra mažiau nei trečdalis ketaus šiluminio plėtimosi koeficiento. Esant tokiam pačiam 5 ℃ temperatūros skirtumui, 1 metro ilgio granito tiesiosios linijos dydžio pokytis yra tik 20–40 μm. Granitas susidaro kristalizuojantis tokiems mineralams kaip kvarcas ir feldšpatas. Jis turi tankią ir vienodą struktūrą, be vidinių įtempių koncentracijos problemų. Po milijardų metų geologinių procesų granitas natūraliai sensta ir laikui bėgant nedeformuojasi kaip ketus, užtikrindamas ilgalaikį atskaitos plokštumos stabilumą iš esmės.
Antra, apdorojimo technologija pasiekia itin aukštą tikslumą
Apdorojant ketaus etaloninius paviršius, dėl medžiagų savybių apribojimų lygumo tikslumas paprastai gali siekti tik ± 5–10 μm. Be to, ketaus paviršius yra linkęs oksiduotis ir rūdyti, todėl jį reikia reguliariai prižiūrėti ir šlifuoti. Kiekvienas šlifavimas paveiks pradinį etaloninio paviršiaus tikslumą.
Granito tiesiojoje naudojama didelio tikslumo šlifavimo technologija, kuri derinama su pažangia skaitmeninio valdymo apdorojimo technologija. Plokštumą galima kontroliuoti ± 1–3 μm tikslumu, o kai kurių aukščiausios klasės gaminių tikslumas gali siekti net ± 0,5 μm. Jos paviršiaus kietumas pagal Moso skalę siekia 6–7, o atsparumas dilimui yra 3–5 kartus didesnis nei ketaus. Ji nėra lengvai subraižoma ir dyla. Net ir po ilgalaikio naudojimo granito tiesiosios plokštumos paviršiaus tikslumas išliks stabilus, todėl nereikia dažnai kalibruoti ir prižiūrėti, o tai žymiai sumažina laboratorijos naudojimo ir laiko sąnaudas.
III. Prisitaikymas prie aplinkos užtikrina stabilų matavimą
Laboratorinė aplinka yra sudėtinga ir kintanti. Tokie veiksniai kaip drėgmė, vibracija ir elektromagnetiniai trukdžiai gali turėti įtakos matavimo tikslumui. Ketaus etaloninis paviršius drėgnoje aplinkoje yra linkęs rūdyti, todėl padidėja paviršiaus šiurkštumas ir paveikiamas matavimo zondo kontaktinis tikslumas. Tuo tarpu ketaus magnetizmas gali trukdyti tikslios elektroninės matavimo įrangos veikimui.
Granitinė tiesioji liniuotė yra nemetalinė medžiaga, nemagnetinė ir nelaidi elektrai, todėl netrukdo elektroniniams prietaisams. Jos vandens sugerties rodiklis yra mažesnis nei 0,1 %, todėl ji vis tiek gali išlaikyti stabilų veikimą esant didelei drėgmei. Be to, unikalios granito slopinimo savybės gali efektyviai sugerti aplinkos vibracijas ir sumažinti išorinius trikdžius. Pavyzdžiui, laboratorijoje, esančioje šalia didelių prietaisų ir įrangos, granitinė tiesioji liniuotė per vieną sekundę gali sumažinti daugiau nei 90 % vibracijos energijos, o ketaus etaloniniam paviršiui tam reikia 3–5 sekundžių. Tai leidžia granitinei tiesiajai linijai užtikrinti stabilų matavimo etaloną net ir sudėtingoje aplinkoje.
Ketvirta. Faktiniai duomenys patvirtina našumo pranašumus
Gerai žinoma tarptautinė puslaidininkių laboratorija kartą atliko ilgalaikį lyginamąjį ketaus ir granito etaloninių paviršių bandymą: matavimo eksperimento, kuris truko 30 dienų ir truko po 8 valandas kiekvieną dieną, metu įrangos, naudojančios ketaus etaloninį paviršių, sukaupta matavimo paklaida pasiekė ±45 μm. Įrangos, naudojančios granito tiesę, sukaupta paklaida siekia tik ±15 μm, o tikslumo stabilumo pagerėjimas siekia net 300 %. Panašūs eksperimentiniai rezultatai buvo ne kartą patikrinti geriausiose laboratorijose įvairiose srityse, tokiose kaip medžiagų mokslas ir optinė inžinerija, o tai dar labiau įrodo granito tiesės nepakeičiamumą atliekant didelio tikslumo matavimus.
Apibendrinant galima teigti, kad granito tiesinimo lenta gerokai pranoko ketaus etaloninį paviršių dėl trijų privalumų – medžiagų savybių, apdorojimo technologijos ir prisitaikymo prie aplinkos. 300 % didesnis tikslumo stabilumas ne tik suteikia patikimą matavimo standartą laboratorijoms, bet ir sudaro tvirtą pagrindą pažangiausių mokslinių tyrimų ir tiksliosios gamybos technologijų plėtrai. Būtent dėl šios priežasties visos geriausios pasaulio laboratorijos pasirinko granito tiesinimo lentas.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 19 d.