पुढच्या पिढीतील सिरेमिक मापन उपकरणे अति-उच्च अचूकतेच्या सीमा पुन्हा परिभाषित करत आहेत का?

कॅलिब्रेशन प्रयोगशाळा, सेमीकंडक्टर क्लीनरूम आणि एरोस्पेस मेट्रोलॉजी सूटच्या शांत हॉलमध्ये, एक मूक क्रांती सुरू आहे. हे केवळ सॉफ्टवेअर किंवा सेन्सर्सद्वारे चालत नाही - तर मोजमापाचा पाया तयार करणाऱ्या सामग्रीद्वारेच चालते. या बदलाच्या अग्रभागी प्रगत सिरेमिक मापन उपकरणे आहेत, ज्यात अल्ट्रा-स्टेबल सिरेमिक एअर स्ट्रेट रूलर आणि अपवादात्मकपणे कठोर उच्च अचूक सिलिकॉन-कार्बाइड (Si-SiC) समांतर पाईप आणि चौरस यांचा समावेश आहे. ही केवळ साधने नाहीत; ती एका नवीन युगाचे सक्षमीकरण आहेत जिथे स्थिरता, पुनरावृत्तीक्षमता आणि थर्मल न्यूट्रॅलिटीशी वाटाघाटी करता येत नाही.

अर्ध्या शतकाहून अधिक काळ, काळ्या ग्रॅनाइटने अचूक मेट्रोलॉजीवर वर्चस्व गाजवले. त्याचे नैसर्गिक ओलसरपणा, कमी थर्मल विस्तार आणि उत्कृष्ट सपाटपणा यामुळे ते पृष्ठभागाच्या प्लेट्स, चौरस आणि सरळ कडांसाठी वापरण्यायोग्य साहित्य बनले. तरीही उद्योगांनी सब-मायक्रॉन आणि अगदी नॅनोमीटर-स्केल टॉलरन्समध्ये - विशेषतः सेमीकंडक्टर लिथोग्राफी, स्पेस ऑप्टिक्स आणि क्वांटम कंप्युटिंगमध्ये - प्रवेश केल्यामुळे - ग्रॅनाइटच्या मर्यादा अधिकाधिक स्पष्ट होत आहेत. ते जड आहे, वारंवार संपर्कात आल्यावर सूक्ष्म-चिपिंगला संवेदनशील आहे आणि त्याची प्रतिष्ठा असूनही, भाराखाली किंवा पर्यावरणीय चढउताराखाली अजूनही लहान दीर्घकालीन क्रिप प्रदर्शित करते.

इंजिनिअर केलेल्या सिरेमिकमध्ये प्रवेश करा: रोजच्या कल्पनेतील ठिसूळ मातीची भांडी नव्हे तर अत्यंत उष्णता आणि दाबाखाली बनवलेले दाट, एकसंध, उच्च-कार्यक्षमता असलेले साहित्य. यापैकी, मेट्रोलॉजी अनुप्रयोगांसाठी दोन वर्ग वेगळे आहेत: उच्च-शुद्धता अॅल्युमिना (Al₂O₃) आणि प्रतिक्रिया-बंधन सिलिकॉन कार्बाइड (Si-SiC). जरी दोन्ही पारंपारिक साहित्यांपेक्षा नाट्यमय सुधारणा देतात, तरी ते भिन्न भूमिका बजावतात - आणि एकत्रितपणे, ते डायमेंशनल मेट्रोलॉजीमध्ये जे शक्य आहे त्याचे अत्याधुनिक प्रतिनिधित्व करतात.

उदाहरणार्थ, सिरेमिक एअर स्ट्रेट रुलर घ्या. एअर-बेअरिंग स्टेज किंवा ऑप्टिकल इंटरफेरोमीटरसह वापरण्यासाठी डिझाइन केलेले, हे उपकरण जवळजवळ परिपूर्ण सरळपणा, किमान वस्तुमान आणि शून्य थर्मल ड्रिफ्टची आवश्यकता आहे. अॅल्युमिना-आधारितसिरेमिक रुलर—५०० मिमी पेक्षा जास्त ±०.५ µm च्या आत सपाटपणा आणि सरळपणासाठी मशीन केलेले आणि Ra ०.०२ µm च्या खाली पृष्ठभागाच्या खडबडीततेसाठी पॉलिश केलेले — तेच अचूकपणे प्रदान करते. त्यांची कमी घनता (~३.६ ग्रॅम/सेमी³) गतिमान मापन प्रणालींमध्ये जडत्व कमी करते, तर त्यांची गैर-चुंबकीय, गैर-वाहकीय प्रकृती संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक किंवा चुंबकीय वातावरणात हस्तक्षेप दूर करते. वेफर तपासणी साधने किंवा लेसर ट्रॅकर कॅलिब्रेशन सेटअपमध्ये, जिथे धनुष्याचा एक मायक्रॉन देखील परिणाम विकृत करू शकतो, सिरेमिक एअर स्ट्रेट रूलर एक स्थिर, निष्क्रिय संदर्भ प्रदान करतो जो तापमान बदल आणि ऑपरेशनल चक्रांमध्ये खरा राहतो.

परंतु जेव्हा अंतिम कडकपणा आणि थर्मल चालकता आवश्यक असते - जसे की स्पेस टेलिस्कोप मिरर अलाइनमेंट किंवा हाय-पॉवर लेसर कॅव्हिटी मेट्रोलॉजीमध्ये - अभियंते उच्च अचूकता सिलिकॉन-कार्बाइड (Si-SiC) समांतर पाईप आणि चौरस घटकांकडे वळतात. Si-SiC हे ज्ञात असलेल्या सर्वात कडक पदार्थांपैकी एक आहे, यंगचे मापांक 400 GPa पेक्षा जास्त आहे - स्टीलपेक्षा तिप्पट - आणि अॅल्युमिनियमशी स्पर्धा करणारी थर्मल चालकता. महत्त्वाचे म्हणजे, त्याचा थर्मल विस्तार गुणांक (CTE) ऑप्टिकल ग्लासेस किंवा सिलिकॉन वेफर्सशी जुळण्यासाठी इंजिनिअर केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे हायब्रिड असेंब्लीमध्ये जवळजवळ शून्य विभेदक विस्तार शक्य होतो. EUV लिथोग्राफी टूलमध्ये मास्टर रेफरन्स म्हणून वापरला जाणारा Si-SiC स्क्वेअर केवळ त्याचे स्वरूप धारण करणार नाही - ते स्थानिकीकृत हीटिंग किंवा कंपनामुळे होणाऱ्या विकृतीला सक्रियपणे प्रतिकार करेल.

या यशांना केवळ साहित्यामुळेच नव्हे तर सिरेमिक मापन यंत्रांच्या निर्मितीमध्ये प्रभुत्व मिळाल्याने शक्य होते. उदाहरणार्थ, Si-SiC च्या अचूक मशीनिंगसाठी डायमंड ग्राइंडिंग व्हील्स, सब-मायक्रॉन CNC प्लॅटफॉर्म आणि तापमान-नियंत्रित वातावरणात आयोजित केलेल्या मल्टी-स्टेज लॅपिंग प्रक्रिया आवश्यक असतात. अयोग्य सिंटरिंगमुळे होणारा किरकोळ अवशिष्ट ताण देखील पोस्ट-मशीनिंग वॉरपेजला कारणीभूत ठरू शकतो. म्हणूनच केवळ काही निवडक जागतिक उत्पादक एकाच छताखाली मटेरियल सिंथेसिस, प्रिसिजन फॉर्मिंग आणि अंतिम मेट्रोलॉजी एकत्रित करतात - ही क्षमता खऱ्या मेट्रोलॉजी-ग्रेड उत्पादकांना सामान्य सिरेमिक पुरवठादारांपासून वेगळे करते.

झोंगहुई इंटेलिजेंट मॅन्युफॅक्चरिंग (जिनान) ग्रुप कंपनी लिमिटेड (झिहिमग) येथे, हे उभ्या एकात्मिकीकरण आमच्या ध्येयाचे केंद्रबिंदू आहे. आमची सिरेमिक मापन उपकरणे - ज्यामध्ये DIN 874 ग्रेड AA प्रमाणित सिरेमिक एअर स्ट्रेट रूलर मॉडेल आणि PTB आणि NIST मानकांनुसार ट्रेस करण्यायोग्य उच्च अचूक सिलिकॉन-कार्बाइड (Si-Si-C) समांतर पाईप आणि चौरस कलाकृतींचा समावेश आहे - मालकीच्या सिंटरिंग आणि फिनिशिंग प्रोटोकॉल वापरून ISO वर्ग 7 क्लीनरूममध्ये तयार केली जातात. प्रत्येक घटक संपूर्ण इंटरफेरोमेट्रिक प्रमाणीकरण, भौमितिक सहिष्णुतेचे CMM पडताळणी (सपाटपणा, समांतरता, लंब) आणि शिपमेंटपूर्वी पृष्ठभागाची अखंडता चाचणी घेतो. परिणाम म्हणजे एक संदर्भ-ग्रेड कलाकृती जी केवळ विशिष्टतेची पूर्तता करत नाही - ती बॅचमध्ये सातत्याने त्यांच्यापेक्षा जास्त असते.

अशा कामगिरीची मागणी वाढत आहे. सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये, EUV आणि हाय-NA लिथोग्राफी सिस्टीमना मीटर-स्केल अंतरावर दहा नॅनोमीटरच्या आत स्थिर संरेखन संरचनांची आवश्यकता असते - Si-SiC च्या थर्मल-मेकॅनिकल सिनर्जीशिवाय अशक्य. एरोस्पेसमध्ये, सिरेमिक संदर्भांसह बनवलेले सॅटेलाइट ऑप्टिकल बेंच अत्यंत थर्मल सायकलिंग असूनही ऑन-ऑर्बिट स्थिरता सुनिश्चित करतात. गुरुत्वाकर्षण लहरी शोधणे किंवा अणु घड्याळ विकासासारख्या उदयोन्मुख क्षेत्रातही, जिथे पिकोमीटर-स्तरीय स्थिरता महत्त्वाची असते, सिरेमिक आणि Si-SiC मेट्रोलॉजी कलाकृती अपरिहार्य होत आहेत.

गंभीरपणे, ही साधने शाश्वतता आणि मालकीच्या एकूण खर्चावर देखील लक्ष केंद्रित करतात. उच्च अचूकता असलेल्या सिलिकॉन-कार्बाइड समांतर पाईपमध्ये सुरुवातीची गुंतवणूक ग्रॅनाइट समतुल्यपेक्षा जास्त असू शकते, परंतु उच्च-वापराच्या वातावरणात त्याचे सेवा आयुष्य 5-10 पट जास्त असू शकते. त्याला तेल लावण्याची आवश्यकता नाही, सर्व सामान्य सॉल्व्हेंट्स आणि प्लाझ्माचा प्रतिकार करते आणि ओलावा शोषणामुळे कधीही रिकॅलिब्रेशनची आवश्यकता नसते - कास्ट आयर्न किंवा काही ग्रॅनाइट्सच्या विपरीत. AS9100, ISO 13485 किंवा SEMI मानकांनुसार काम करणाऱ्या गुणवत्ता व्यवस्थापकांसाठी, ही विश्वासार्हता थेट कमी डाउनटाइम, कमी ऑडिट निष्कर्ष आणि ग्राहकांचा विश्वास वाढवते.

शिवाय, या उपकरणांच्या सौंदर्यात्मक आणि कार्यात्मक सुरेखतेकडे दुर्लक्ष करता कामा नये. पॉलिश केलेला Si-SiC चौकोनी धातूच्या चमकाने चमकतो परंतु त्याचे वजन स्टीलपेक्षा कमी असते. सिरेमिक एअर स्ट्रेट रूलर घन वाटतो परंतु सहजतेने उचलतो - अरुंद जागांमध्ये मॅन्युअल पडताळणीसाठी आदर्श. हे मानव-केंद्रित गुण वास्तविक जगातील प्रयोगशाळांमध्ये महत्त्वाचे आहेत जिथे एर्गोनॉमिक्स आणि वापरणी सोपी दैनंदिन कार्यप्रवाहावर प्रभाव पाडतात.

तर, सिरेमिक मापन यंत्रे अति-उच्च अचूकतेची पुनर्परिभाषा करत आहेत का? याचे उत्तर डेटामध्ये आहे—आणि आता त्यांना मानक म्हणून निर्दिष्ट करणाऱ्या जागतिक नेत्यांच्या वाढत्या यादीमध्ये आहे. पुढील पिढीच्या लांबीच्या मानकांची पडताळणी करणाऱ्या राष्ट्रीय मेट्रोलॉजी संस्थांपासून ते ईव्ही ड्राइव्हट्रेन घटकांना प्रमाणित करणाऱ्या टियर 1 पुरवठादारांपर्यंत, बदल स्पष्ट आहे: जेव्हा अनिश्चितता कमी करावी लागते, तेव्हा अभियंते इंजिनिअर्ड सिरेमिकवर विश्वास ठेवतात.

आणि उद्योग अणु-प्रमाण नियंत्रणाकडे त्यांची अथक वाटचाल सुरू ठेवत असताना, एक सत्य नाकारता येत नाही: मोजमापाचे भविष्य दगडात कोरलेले किंवा धातूमध्ये ओतलेले राहणार नाही. ते सिरेमिकमध्ये सिंटर केलेले, ग्राउंड केलेले आणि पॉलिश केलेले असेल—आणि सिलिकॉन कार्बाइड.

झोंगहुई इंटेलिजेंट मॅन्युफॅक्चरिंग (जिनान) ग्रुप कंपनी लिमिटेड (झिहिमग) ही अल्ट्रा-प्रिसिजन सिरेमिक आणि सिलिकॉन-कार्बाइड मेट्रोलॉजी सोल्यूशन्समध्ये जागतिक स्तरावर मान्यताप्राप्त नवोन्मेषक आहे. सिरेमिक मापन उपकरणे, सिरेमिक एअर स्ट्रेट रुलर आणि उच्च प्रिसिजन सिलिकॉन-कार्बाइड (Si-SiC) समांतर पाईप आणि चौरस घटकांमध्ये विशेषज्ञता असलेले, झिहिमग सेमीकंडक्टर, एरोस्पेस, संरक्षण आणि वैज्ञानिक संशोधन अनुप्रयोगांसाठी पूर्णपणे प्रमाणित, लॅब-ग्रेड कलाकृती वितरीत करते. ISO 9001, ISO 14001 आणि CE प्रमाणपत्रांद्वारे समर्थित, आमची उत्पादने जगभरातील आघाडीच्या तंत्रज्ञान उपक्रमांद्वारे विश्वासार्ह आहेत. येथे आमचा प्रगत मेट्रोलॉजी पोर्टफोलिओ एक्सप्लोर कराwww.zhhimg.com.