වායු දරණ ග්‍රැනයිට් අදියර - නවීන ලේසර් නිරවද්‍යතා පද්ධතිවල පදනම

අක්ෂි සැත්කම් සහ ද්‍රව්‍ය ක්ෂුද්‍ර සැකසුම් සඳහා භාවිතා කරන ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ස්පන්දන ලේසර්වල සිට අර්ධ සන්නායක ලිවීමේ සහ අතිශය වේගවත් වර්ණාවලීක්ෂයේ පිකෝසෙකන්ඩ් ලේසර් දක්වා නවීන ලේසර් පද්ධති - ඒවායේ කදම්භ සහ වැඩ කොටස් මයික්‍රෝමීටර, සමහර විට නැනෝමීටර වලින් මනිනු ලබන අවකාශීය නිරවද්‍යතාවයකින් ස්ථානගත කළ යුතුය. ආලෝකයේ භෞතික විද්‍යාව විශිෂ්ට විය හැකි නමුත්, දෘශ්‍ය සහ වැඩ කොටස් අවධීන් ස්ථානගත කරන යාන්ත්‍ර විද්‍යාව සමානව නිරවද්‍ය විය යුතුය.

මෙම ලේසර් නිරවද්‍යතා යෙදුම් වර්ණාවලිය පුරා, එක් සංරචකයක් නැවත නැවතත් දිස්වේ: වාතය දරණ ග්‍රැනයිට් අවධිය. පෙනෙන පරිදි ප්‍රතිවිරුද්ධ සංයෝජනයක් - අති නවීන වායුමය දරණ තාක්‍ෂණය සමඟ සංයෝජිත පුරාණ පාෂාණය - වාතය දරණ ග්‍රැනයිට් අවධිය නිරවද්‍ය ලේසර් පද්ධතිවල තථ්‍ය ප්‍රමිතියක් බවට පත්ව ඇත්තේ එය ඝර්ෂණ රහිත චලිතය, කම්පන හුදකලාව සහ මාන ස්ථායිතාවයේ මූලික ඉංජිනේරු අභියෝග ඕනෑම විකල්පයකට වඩා හොඳින් විසඳන බැවිනි.

මෙම ලිපියෙන් වාතය දරාගත හැකි ග්‍රැනයිට් අදියර පිටුපස ඇති ඉංජිනේරු මූලධර්ම පරීක්ෂා කරයි, ග්‍රැනයිට් සහ වායු බෙයාරිං මෙතරම් ඵලදායී හවුල්කාරිත්වයක් ඇති කරන්නේ මන්දැයි පැහැදිලි කරයි, සහ නවීන නිරවද්‍ය ලේසර් පද්ධතිවල භූ දර්ශනය පුරා ඒවායේ යෙදීම් සොයා ගනී.

වායු ෙබයාරිං: නැනෝමීටර පරිමාණයෙන් ඝර්ෂණ රහිත චලිතය

සාම්ප්‍රදායික රෝලිං මූලද්‍රව්‍ය ෙබයාරිං - ධාවන පථවල චලනය වන බෝල හෝ රෝලර් - යාන්ත්‍රික චලන පද්ධතිවල වැඩ අශ්වයා වේ. ඒවා විශ්වාසදායක, සංයුක්ත සහ ඉහළ බර ධාරිතාවක් සඳහා හැකියාව ඇත. නමුත් ඒවාට මූලික සීමාවක් ඇත: ඒවා කූරු-ස්ලිප් හැසිරීම ප්‍රදර්ශනය කරයි, ස්ථිතික ඝර්ෂණය ආරම්භක චලනයේ මොහොතේ චාලක ඝර්ෂණයට මග පාදන විට සහ රෝලිං පෘෂ්ඨවල විඛාදන අන්තර්ක්‍රියා කරන විට සිදුවන අක්‍රමවත් ක්ෂුද්‍ර චලිතය.

සාර්ව දෘෂ්ටි පරිමාණයන්හිදී, ස්ටික්-ස්ලිප් යනු සුළු කරදරයකි. නැනෝමීටර පරිමාණයේදී, එය සුමට, පුනරාවර්තනය කළ හැකි චලිතයට මූලික බාධකයකි. 10-නැනෝමීටර පුනරාවර්තන හැකියාව ලබා ගත යුතු ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධතියකට චලිතය ආරම්භ කිරීමේදී 100-නැනෝමීටර ස්ටික්-ස්ලිප් ප්‍රදර්ශනය කරන බෙයාරිං එකක් ඉවසිය නොහැක.

වායු ෙබයාරිං, යාන්ත්‍රික ස්පර්ශය තුනී පීඩන වායු පටලයකින් ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමෙන් - සාමාන්‍යයෙන් මයික්‍රෝමීටර 5–15 ඝනකම - ඇලවීම සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කරයි, එය චලනය වන අදියර යොමු පෘෂ්ඨයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙන් කරයි. යාන්ත්‍රික ස්පර්ශයක් නොමැතිව, සාම්ප්‍රදායික අර්ථයෙන් ඝර්ෂණයක් නොමැත, ඇලවීම සිදු නොවේ, සහ ගෙවී යාමක් නොමැත. අදියර වාතය මත ලිස්සා යන අතර, යොමු පෘෂ්ඨයේ සෘජු බව ඉඩ දෙන තරමට චලනය සුමට හා පුනරාවර්තනය විය හැකිය.

නිරවද්‍ය චලිතය සඳහා ඇඟවුම් ගැඹුරු ය. වායු දරණ අවධියකට නැනෝමීටර ගණනින් චලනය විය හැකි අතර පුනරාවර්තන හැකියාව සමඟ අභියෝග කරයිමිනුම් උපකරණඑය සත්‍යාපනය කිරීමට භාවිතා කරයි. තත්පරයට මයික්‍රෝමීටර සිට තත්පරයට මීටර දක්වා වේගයන්හිදී ප්‍රවේගය 0.01% ට වඩා හොඳ ඒකාකාරතාවයකට පාලනය කළ හැකිය. බෙයාරින් විසින්ම එහි ගමන් මාර්ගය පුරා අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම ශුන්‍ය බල විචලනයකට දායක වේ - බල කැළඹීම් යාන්ත්‍රික අනුනාදයන් සහ දූෂිත කදම්භ පිහිටීම උද්දීපනය කරන ලේසර් පද්ධති සඳහා ඉතා වැදගත් ගුණාංගයකි.

ග්‍රැනයිට් යනු කදිම වායු දරණ යොමු මතුපිට වන්නේ ඇයි?

වායු දරණ වේදිකාවක් එය ගමන් කරන මතුපිට තරම්ම හොඳයි. යොමු පෘෂ්ඨය එකවර ඉල්ලුම් කරන අවශ්‍යතා කිහිපයක් සපුරාලිය යුතුය.

පළමුව, පැතලි බව. වායු පටල ඝණකම (සාමාන්‍යයෙන් 5–15 μm) නිරවද්‍ය ඇඹරීමේදී සහ ලැප් කිරීමේදී ලබා ගත හැකි මතුපිට පැතලි බව ඉවසීම්වලට විශාලත්වයෙන් සැසඳිය හැකි බැවින් වායු ෙබයාරිං මතුපිට ආකෘති දෝෂ වලට සංවේදී වේ. 1 μm මතුපිට රැළියක් වායු පරතරයේ 1 μm විචලනයක් ඇති කරයි - එය අදියරේදී 1 μm සිරස් ස්ථාන දෝෂයක් බවට කෙලින්ම පරිවර්තනය වේ. නැනෝමීටර 100 ක සිරස් නිරවද්‍යතාවයක් ඉලක්ක කරගත් පද්ධතියක් සඳහා, යොමු මතුපිට සම්පූර්ණ ගමන් පරාසය තුළ නැනෝමීටර 100 ට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස පැතලි විය යුතුය.

දෙවනුව, මතුපිට රළුබව. වායු බෙයාරින් එකක වායු පටලය, බෙයාරින් පෑඩ් සහ යොමු මතුපිට අතර ගලා යන වාතයේ දුස්ස්රාවී ගුණාංග මගින් ස්ථාවර වේ. අධික මතුපිට රළුබව වායු පටලයට බාධා කරයි, පීඩන විචලනයන් නිර්මාණය කරයි, සහ වේදිකාවේ චලිතයට ශබ්දය හඳුන්වා දෙයි. Ra 0.05 μm (නැනෝමීටර 50) ට අඩු මතුපිට රළුබව අගයන් සාමාන්‍යයෙන් හොඳම වායු බෙයාරින් යෙදුම් සඳහා අවශ්‍ය වේ.

තෙවනුව, දෘඪතාව සහ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධය. වායු ෙබයාරිං ස්පර්ශ වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇති අතර, ආරම්භය, හදිසි නැවතුම් හෝ වායු සැපයුම් අසාර්ථක සිදුවීම් වලදී ඉඳහිට සම්බන්ධතා ඇති විය හැක. මෙම සිදුවීම් වලින් ලකුණු කිරීම හෝ හානි වීම වැළැක්වීමට යොමු මතුපිට ප්‍රමාණවත් තරම් තද විය යුතුය. 6–7 ක Mohs දෘඪතාවක් සහිත ග්‍රැනයිට් (එහි ක්වාර්ට්ස් අන්තර්ගතයෙන් බොහෝ දුරට දායක වේ), ඇලුමිනියම් හෝ බොහෝ ප්ලාස්ටික් වලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස හොඳ ඇඳුම් ප්‍රතිරෝධයක් සපයන අතර, මෙම අරමුණ සඳහා දෘඩ වානේ වලට සමාන හෝ වඩා හොඳය.

හතරවනුව, තාප ස්ථායිතාව. වායු රඳවනයක වායු පරතරය නිශ්චිතවම පාලනය කරන ලද ජ්‍යාමිතික පරාමිතියකි. පරතරය වෙනස් කරන තාප ප්‍රසාරණය රඳවනයේ තද බව සහ බර ධාරිතාව වෙනස් කරයි - සහ අදියරෙහි යොමු ස්ථානය වෙනස් කරයි. ග්‍රැනයිට් වල සාපේක්ෂව අඩු සහ ස්ථාවර තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය, එහි ඉහළ තාප ස්කන්ධය (උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් වලට මන්දගාමී ප්‍රතිචාරය) සමඟ ඒකාබද්ධව, නිරවද්‍ය ලේසර් පද්ධති ඉල්ලා සිටින ස්ථායිතාව සපයයි.

පස්වන, චුම්භක නොවන සහ සන්නායක නොවන ගුණාංග. බොහෝ ලේසර් ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධති චුම්භක ක්ෂේත්‍ර ජනනය කරන රේඛීය මෝටර් ධාවක භාවිතා කරයි. ෆෙරෝ චුම්භක යන්ත්‍ර පදනමක් මෙම ක්ෂේත්‍ර සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කරයි, බල බාධා ඇති කරයි සහ ද්‍රව්‍යයේ චුම්භක ඉතිහාසය වෙනස් වන විට ක්‍රමාංකන ප්ලාවනය ඇති කළ හැකිය. ග්‍රැනයිට් වල චුම්භක නොවන, සන්නායක නොවන ස්වභාවය මෙම අන්තර්ක්‍රියා සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කරයි.

Femtosecond ලේසර් පද්ධති: නිරවද්‍ය ස්ථානගත කිරීම සඳහා අධික ඉල්ලීම්

ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් මඟින් පිකෝ තත්පර 1 ට වඩා අඩු ස්පන්දන නිපදවයි - තත්පරයකින් මිලියනයෙන් බිලියනයෙන් පංගුවකි. මෙම කාල පරිමාණයන්හිදී, ලේසර්-පදාර්ථ අන්තර්ක්‍රියා සාම්ප්‍රදායික ලේසර් සැකසුම් වලට වඩා මූලික වශයෙන් වෙනස් වේ: ද්‍රව්‍යය ඉතා ඉක්මනින් අහෝසි වන අතර එමඟින් තාපය අවට ද්‍රව්‍යයට විසරණය වීමට කාලයක් නොමැති අතර, මිලිමීටරවලට වඩා නැනෝමීටර වලින් මනින ලද තාප බලපෑමට ලක් වූ කලාප සමඟ නිරවද්‍ය කැපීම සක්‍රීය කරයි.

මෙම හැකියාව කෝනියල් සැත්කම් (LASIK), ඉලෙක්ට්‍රොනික සංරචකවල නිරවද්‍ය ක්ෂුද්‍ර යන්ත්‍රෝපකරණ, ෆෝටෝනික් යෙදුම් සඳහා ද්‍රව්‍ය ව්‍යුහගත කිරීම සහ ඊළඟ පරම්පරාවේ ලිතෝග්‍රැෆි සඳහා අන්ත පාරජම්බුල (EUV) විකිරණ උත්පාදනය කිරීමේදී ප්‍රයෝජනයට ගනු ලැබේ. සෑම යෙදුමකදීම, වැඩ කොටසට සාපේක්ෂව ලේසර් නාභිගත කිරීමේ පිහිටීම ලේසර් ස්ථාන ප්‍රමාණයට සැසඳිය හැකි ඉවසීම් වලට පාලනය කළ යුතුය - බොහෝ විට 1-10 මයික්‍රෝමීටර.

එබැවින් ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් වැඩ කොටස් අදියරක් සඳහා ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධතිය 300 mm හෝ ඊට වැඩි ගමන් පරාසයන් හරහා 1–10 μm නිරවද්‍යතාවයක් ලබා ගත යුතුය - 1:30,000 හෝ ඊට වඩා හොඳ ගතික පරාසයක්. වැඩ කොටස පුරා ඒකාකාර විශේෂාංග ගැඹුරක් නිපදවීමට තරම් තද ප්‍රවේග ස්ථායිතාවයකින් එය එසේ කළ යුතුය. තවද එය ලේසර් දෘශ්‍ය බෙදාහැරීමේ පද්ධතිය සමඟ ඒකාබද්ධ වන සංයුක්ත, පිරිසිදු කාමර-අනුකූල පැකේජයකින් මෙය සාක්ෂාත් කරගත යුතුය.

වායු දරණ ග්‍රැනයිට් අදියර මෙම සියලු අවශ්‍යතා සපුරාලයි. වායු දරණ ඒකාකාර ප්‍රවේගය සඳහා අවශ්‍ය සුමට, ඝර්ෂණ රහිත චලිතය සපයයි. ග්‍රැනයිට් පාදය නිරවද්‍යතාවය සඳහා අවශ්‍ය පැතලි බව සහ තද බව සපයයි. උපකරණ උණුසුම් වී සමතුලිතතාවයට ළඟා වන විට ඒකාබද්ධ පද්ධතියේ තාප ස්ථායිතාව ලේසර්-වැඩ කොටසේ ජ්‍යාමිතිය පවත්වා ගනී.

ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනයේ පිකෝසෙකන්ඩ් ලේසර් පද්ධති

ස්පන්දන කාලය සහ සැකසුම් ලක්ෂණ අනුව නැනෝ තත්පර (සාම්ප්‍රදායික ස්පන්දන) සහ ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් ලේසර් අතර මැද බිම පිකොසෙකන්ඩ් ලේසර් අල්ලා ගනී. PCB ඇතුළු යෙදුම් සඳහා කැණීම්, තුනී පටල සූර්ය කෝෂ ලේසර් ලිවීම, පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සඳහා වීදුරු සහ නිල් මැණික් කැපීම සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික සංරචක සඳහා සලකුණු කිරීම සහ සොයා ගැනීමේ හැකියාව කේතනය කිරීම හරහා ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදනයේදී ඒවා බහුලව භාවිතා වේ.

මෙම කාර්මික යෙදීම් වලදී, ප්‍රතිදානය ඉතා වැදගත් වේ - ස්ථානගත කිරීමේ පද්ධතිය නිවැරදි ස්ථානයේ ඉලක්ක වලට පහර දීමට අවශ්‍ය නිරවද්‍යතාවය පවත්වා ගනිමින් විශේෂාංග අතර ඉක්මනින් ගමන් කළ යුතුය. අධික වේගය සහ ඉහළ නිරවද්‍යතාවයේ සංයෝජනය හරියටම වාතය දරණ ග්‍රැනයිට් අවධීන් ප්‍රශස්ත කර ඇත්තේ: වායු ෙබයාරිං ඝර්ෂණ-ප්‍රේරිත ප්‍රවේග දෝෂයකින් තොරව ඉහළ වේගයක් සක්‍රීය කරන අතර, ග්‍රැනයිට් වල තද බව සහ තෙතමනය අධික වේගයෙන් නිරවද්‍යතාවය සීමා කරන යාන්ත්‍රික අනුනාද වළක්වයි.

ඉලෙක්ට්‍රොනික නිෂ්පාදන පරිසරයන්හි අතිරේක ප්‍රතිලාභයක් වන්නේ චලන චක්‍ර බිලියන ගණනක් පුරා වායු බෙයාරින් පද්ධතියේ පුනරාවර්තන හැකියාවයි. දිනකට පුවරු දහස් ගණනක් සකසන PCB විදුම් යන්ත්‍රයක් එහි මෙහෙයුම් ජීවිත කාලය පුරාවට දැවැන්ත චක්‍ර ගණන රැස් කරයි. වායු බෙයාරින් වල ශුන්‍ය-ඇඳීම් ලක්ෂණය යන්නෙන් අදහස් වන්නේ පස්වන වසරේ පද්ධතියේ නිරවද්‍යතාවය පළමු දිනයේ දී මෙන් වන බවයි - රෝලිං මූලද්‍රව්‍ය බෙයාරින් මගින් සැසඳිය නොහැකි ගුණාංගයක් වන අතර එය කාලයත් සමඟ ප්‍රගතිශීලී ඇඳීම් සහ පිරිහෙන නිරවද්‍යතාවය පෙන්නුම් කරයි.

ඒකාබද්ධ කිරීමේ අභියෝග සහ විසඳුම්

ලේසර් නිරවද්‍යතා පද්ධතියකට වාතය දරන ග්‍රැනයිට් අදියරක් ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා අදියරෙන් ඔබ්බට ඉංජිනේරු සලකා බැලීම් කිහිපයක් ඇතුළත් වේ. පාලිත පීඩනයේදී පිරිසිදු, වියළි වායු සැපයුම අවශ්‍ය වේ - සාමාන්‍යයෙන් 0 පන්තියේ පිරිසිදුකමට පෙරීම සහ ±0.1% හෝ ඊට වඩා හොඳ පීඩනයකින් නියාමනය කිරීම. වායු සැපයුම් පද්ධතිය අදියර තුළට ප්‍රචාරණය වන කම්පන හෝ පීඩන ස්පන්දන හඳුන්වා නොදිය යුතුය. සම්පීඩිත වාතය පද්ධතිය හරහා ගමන් කරන විට වායු සැපයුමේ උෂ්ණත්ව පාලනය තාප ප්‍රසාරණ බලපෑම් වළක්වයි.

ග්‍රැනයිට් පාදම සවි කර ආධාරක කළ යුත්තේ බර යටතේ එහි සමතලා බව ආරක්ෂා වන ආකාරයටය. අධික ලෙස සීමා වූ අපගමනය වැළැක්වීම සඳහා හරියටම ආධාරක ලක්ෂ්‍ය තුනක් භාවිතා කරමින් චාලක සවි කිරීම - සම්මත පිළිවෙතකි. ආධාරක ව්‍යුහයන්ම තාප ස්ථායී විය යුතු අතර ගොඩනැගිලි තට්ටුවෙන් කම්පන-හුදකලා විය යුතුය.

චලන අක්ෂ සඳහා කේබල් කළමනාකරණය - බල කේබල්, කේතක සංඥා, වායුමය රේඛා සහ රික්ත රේඛා චලනය වන වේදිකාවට වේදිකාවේ ස්ථානයට බාධා කරන බලවේග හඳුන්වා නොදී යොමු කිරීම - ප්‍රවේශමෙන් සැලසුම් කිරීම අවශ්‍ය වේ. නවීන සෘජු-ධාවක රේඛීය මෝටර මඟින් ගියර් පෙට්ටි සහ ධාවක ඉස්කුරුප්පු ඉවත් කරයි, ස්ථානගත කිරීමේ නිරවද්‍යතාවය පිරිහීමට ලක් කරන නැවත නැවත කළ නොහැකි බල බාධා තවදුරටත් අඩු කරයි.

නිගමනය

වායු බෙයාරින් ග්‍රැනයිට් අදියර නිර්මාණ දර්ශනයක් නියෝජනය කරයි: එක් එක් ඉංජිනේරු අවශ්‍යතාවය සඳහා හොඳම විසඳුම තෝරන්න, එම විසඳුම අනපේක්ෂිත දිශාවකින් පැමිණියත්. වායු බෙයාරින් නැනෝමීටර පරිමාණයෙන් ඝර්ෂණය සහ ගෙවී යාම විසඳන්නේ යාන්ත්‍රික බෙයාරින් වලට නොහැකි ආකාරයට ය. ග්‍රැනයිට් ලෝහවලට නොහැකි ආකාරයෙන් මාන ස්ථායිතාව, කම්පන තෙතමනය සහ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය විසඳයි - අවම වශයෙන් සැලකිය යුතු ලෙස ඉහළ පිරිවැයක් සහ සංකීර්ණතාවයක් නොමැතිව නොවේ.

ලෝකයේ වඩාත්ම ඉල්ලුමක් ඇති නිරවද්‍ය ලේසර් පද්ධතිවල දශක ගණනාවක් තිස්සේ භාවිතා කර ඇති මෙම සංයෝජනය ඔප්පු වී ඇත. ලේසර් තාක්‍ෂණය කෙටි ස්පන්දන, කුඩා ස්ථාන ප්‍රමාණයන් සහ දැඩි ක්‍රියාවලි ඉවසීම් කරා ඉදිරියට යන විට - එම පද්ධති සඳහා සහාය වන ග්‍රැනයිට් අදියර ඒවා සමඟ ඉදිරියට යාමට අවශ්‍ය වනු ඇත. අවශ්‍ය නිරවද්‍යතාවය, සත්‍යාපනය සහ සහතික කිරීම ලබා දීමට හැකියාව ඇති නිෂ්පාදකයින් ලේසර් තාක්‍ෂණය සංවර්ධනය කිරීමේදී අත්‍යවශ්‍ය හවුල්කරුවන් ලෙස පවතිනු ඇත.