லேசர் குறியிடும் இயந்திர அடித்தள மேம்பாட்டு வழிகாட்டி: பிக்கோசெகண்ட்-நிலை செயலாக்கத்தில் கிரானைட் மற்றும் வார்ப்பிரும்புக்கு இடையேயான துல்லியக் குறைப்பின் ஒப்பீடு.

பிக்கோசெகண்ட்-நிலை லேசர் குறியிடும் இயந்திரங்களின் துறையில், உபகரணத்தின் செயல்திறனை மதிப்பிடுவதற்குத் துல்லியமே முக்கியக் குறியீடாக விளங்குகிறது. லேசர் அமைப்பு மற்றும் துல்லியமான பாகங்களுக்கான ஒரு முக்கியத் தாங்கியாக விளங்கும் அடித்தளத்தின் மூலப்பொருள், செயலாக்கத் துல்லியத்தின் நிலைத்தன்மையை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. கிரானைட் மற்றும் வார்ப்பு இரும்பு ஆகிய இரண்டு முக்கிய அடித்தளப் பொருட்களுக்கும், பிக்கோசெகண்ட்-நிலை மிக நுண்ணிய செயலாக்கத்தின் போது ஏற்படும் துல்லியக் குறைவுப் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் உள்ளன. உபகரண மேம்பாட்டிற்கு ஒரு அறிவியல் அடிப்படையை வழங்குவதற்காக, இவ்விரண்டின் செயல்திறன் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளை இந்தக் கட்டுரை ஆழமாகப் பகுப்பாய்வு செய்யும்.
பொருளின் பண்புகளே துல்லியத்தின் அடிப்படையை நிர்ணயிக்கின்றன.
கிரானைட் என்பது அடிப்படையில் நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் ஆண்டுகளாக புவியியல் செயல்முறைகள் மூலம் உருவான ஒரு தீப்பாறை ஆகும். அதன் உள் படிக அமைப்பு அடர்த்தியாகவும் சீராகவும் உள்ளது, மேலும் அதன் நேரியல் விரிவாக்கக் குணகம் 0.5-8 ×10⁻⁶/℃ வரை குறைவாக உள்ளது, இது இண்டியம் எஃகு போன்ற துல்லியமான உலோகக் கலவைகளுக்கு ஒப்பானது. இந்த பண்பு, சுற்றுப்புற வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும்போது அதன் பரிமாண மாற்றத்தை கிட்டத்தட்ட புறக்கணிக்கத்தக்கதாக ஆக்குகிறது, இதன் மூலம் வெப்ப விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கத்தால் ஏற்படும் ஒளியியல் பாதை விலகல் மற்றும் இயந்திரப் பிழைகளை திறம்பட தவிர்க்கிறது. கூடுதலாக, கிரானைட்டின் அடர்த்தி 2.6-2.8g/cm³ வரை அதிகமாக உள்ளது, இது இயற்கையாகவே சிறந்த அதிர்வு உறிஞ்சும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. லேசர் செயலாக்கத்தின் போது உருவாகும் உயர் அதிர்வெண் அதிர்வுகளை இது விரைவாகத் தணித்து, ஒளியியல் அமைப்பு மற்றும் நகரும் பாகங்களின் நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது.

வார்ப்பு இரும்புத் தளங்கள் அவற்றின் சிறந்த வார்ப்பு செயல்திறன் மற்றும் செலவு நன்மைகள் காரணமாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சாம்பல் நிற வார்ப்பு இரும்பின் வழக்கமான செதில் கிராஃபைட் அமைப்பு, அதிர்வு ஆற்றலில் சுமார் 30% முதல் 50% வரை உறிஞ்சக்கூடிய ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வு தணிக்கும் செயல்திறனை அதற்கு வழங்குகிறது. இருப்பினும், வார்ப்பு இரும்பின் வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் தோராயமாக 10-12 ×10⁻⁶/℃ ஆகும், இது கிரானைட்டை விட 2-3 மடங்கு அதிகம். நீண்ட கால தொடர்ச்சியான செயலாக்கத்தால் உருவாகும் வெப்பம் குவிவதால், பரிமாண சிதைவு ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது. அதே நேரத்தில், வார்ப்பு இரும்பின் உள்ளே வார்ப்பு அழுத்தம் உள்ளது. பயன்பாட்டுச் செயல்பாட்டின் போது இந்த அழுத்தம் வெளியிடப்படுவதால், அது தளத்தின் தட்டையான தன்மை மற்றும் செங்குத்தன்மையில் மீளமுடியாத மாற்றங்களை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
பிகோசெகண்ட்-நிலை செயலாக்கத்தில் துல்லியக் குறைப்பு பொறிமுறை
பிகோசெகண்ட் லேசர் செயலாக்கம், அதன் மிகக் குறுகிய துடிப்புப் பண்புகளால், சப்-மைக்ரான் அல்லது நானோமீட்டர் அளவில்கூட நுட்பமான செயலாக்கத்தை அடைய முடியும். ஆனால், அது உபகரணத்தின் நிலைத்தன்மைக்குக் கடுமையான தேவைகளையும் விதிக்கிறது. கிரானைட் அடித்தளம், அதன் நிலையான உள் கட்டமைப்புடன், உயர் அதிர்வெண் லேசர் தாக்கத்தின் கீழ் சப்-மைக்ரான் அளவில் அதிர்வுத் துலங்கலைக் கட்டுப்படுத்தி, லேசர் குவியத்தின் நிலைப்படுத்தல் துல்லியத்தைத் திறம்படப் பராமரிக்கிறது. தொடர்ச்சியான 8 மணி நேர பிகோசெகண்ட் செயலாக்கத்திற்குப் பிறகும், கிரானைட் அடித்தளம் கொண்ட லேசர் குறியிடும் இயந்திரம் ±0.5μm வரம்பிற்குள் கோட்டு அகல விலகலைப் பராமரிப்பதாக அளவிடப்பட்ட தரவுகள் காட்டுகின்றன.
பிகோசெகண்ட் லேசரின் உயர் அதிர்வெண் அதிர்வுக்கு வார்ப்பிரும்பு அடித்தளம் உட்படுத்தப்படும்போது, ​​தொடர்ச்சியான தாக்கத்தின் காரணமாக அதன் உள்ளக இழை அமைப்பு நுண்ணிய சோர்வுக்கு உள்ளாகி, அடித்தளத்தின் விறைப்புத்தன்மையைக் குறைக்கிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட குறைக்கடத்தி உற்பத்தி நிறுவனத்தின் கண்காணிப்புத் தரவுகளின்படி, ஆறு மாத செயல்பாட்டிற்குப் பிறகு, வார்ப்பிரும்பு அடித்தளங்களைக் கொண்ட உபகரணங்களின் செயலாக்கத் துல்லியக் குறைவு விகிதம் 12%-ஐ எட்டுகிறது. இது முக்கியமாகக் கோட்டு விளிம்புகளின் சொரசொரப்பு அதிகரிப்பு மற்றும் நிலைப்படுத்தல் பிழைகளின் விரிவாக்கம் ஆகியவற்றால் வெளிப்படுகிறது. அதே சமயம், வார்ப்பிரும்பு சுற்றுப்புற ஈரப்பதத்திற்கு ஒப்பீட்டளவில் எளிதில் பாதிக்கப்படக்கூடியது. நீண்டகாலப் பயன்பாடு துருப்பிடிக்க வாய்ப்புள்ளது, இது துல்லியத்தின் சிதைவை மேலும் துரிதப்படுத்துகிறது.
நடைமுறைப் பயன்பாடுகளில் செயல்திறன் வேறுபாடுகளைச் சரிபார்த்தல்
3C மின்னணு துல்லிய பாகங்கள் செயலாக்கத் துறையில், ஒரு புகழ்பெற்ற நிறுவனம் இரண்டு வகையான மூலப்பொருள் தளங்களின் உபகரண செயல்திறன் குறித்த ஒப்பீட்டு சோதனையை நடத்தியது. இந்த சோதனையில், 0.1 மிமீ அகலம் கொண்ட கைபேசித் திரைகளின் கண்ணாடியை வெட்டிக் குறிப்பதற்காக, ஒரே உள்ளமைப்பைக் கொண்ட இரண்டு பிகோசெகண்ட் லேசர் குறியிடும் இயந்திரங்களில் முறையே கிரானைட் மற்றும் வார்ப்பிரும்பு தளங்கள் பொருத்தப்பட்டன. 200 மணிநேர தொடர்ச்சியான செயலாக்கத்திற்குப் பிறகு, கிரானைட் தள உபகரணத்தின் செயலாக்கத் துல்லியத்தின் தக்கவைப்பு விகிதம் 98.7% ஆக இருந்தது, அதேசமயம் வார்ப்பிரும்பு தள உபகரணத்தின் விகிதம் 86.3% மட்டுமே. பிந்தைய உபகரணத்தால் செயலாக்கப்பட்ட கண்ணாடியின் விளிம்புகளில் தெளிவான ரம்பப்பல் போன்ற குறைபாடுகள் காணப்பட்டன.
விண்வெளி பாகங்கள் தயாரிப்பில், ஒரு குறிப்பிட்ட ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தின் நீண்ட கால கண்காணிப்புத் தரவுகள் வேறுபாடுகளை மிகவும் தெளிவாகப் பிரதிபலிக்கின்றன: கிரானைட் அடித்தளம் கொண்ட லேசர் குறியிடும் இயந்திரம், ஐந்தாண்டு சேவைக்காலத்தில் 3μm-க்கும் குறைவான ஒட்டுமொத்த துல்லியக் குறைவைக் கொண்டுள்ளது; இருப்பினும், மூன்று ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, அடித்தளத்தின் உருக்குலைவினால் வார்ப்பிரும்பு அடித்தள உபகரணத்தில் ஏற்பட்ட செயலாக்கப் பிழை, ±10μm என்ற செயல்முறைத் தரத்தை மீறிவிட்டது, மேலும் இயந்திரத்தின் ஒட்டுமொத்த துல்லிய அளவுத்திருத்தம் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டியுள்ளது.
மேம்படுத்தும் முடிவுகளுக்கான பரிந்துரைகள்
குறிப்பாக குறைக்கடத்தி சில்லுகள் மற்றும் துல்லியமான ஒளியியல் கூறுகள் போன்ற துறைகளில், நிறுவனங்கள் உயர்-துல்லியமான மற்றும் நீண்ட கால நிலைத்தன்மை கொண்ட செயலாக்கத்தை தங்களின் முக்கியத் தேவைகளாகக் கொண்டால், கிரானைட் அடித்தளங்கள் அவற்றின் சிறந்த வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிர்வு எதிர்ப்புத் திறனால், ஒரு சிறந்த மேம்படுத்தல் தேர்வாக அமைகின்றன. இதன் ஆரம்ப கொள்முதல் செலவு வார்ப்பிரும்பை விட 30% முதல் 50% வரை அதிகமாக இருந்தாலும், முழு ஆயுள் சுழற்சி செலவின் கண்ணோட்டத்தில், துல்லியமான அளவுத்திருத்தத்தின் குறைக்கப்பட்ட அதிர்வெண் மற்றும் பராமரிப்புக்கான உபகரணச் செயலிழப்பு நேரம் ஆகியவை ஒட்டுமொத்த நன்மைகளை கணிசமாக மேம்படுத்தும். ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த செயலாக்கத் துல்லியத் தேவைகள் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட வரவுசெலவுத் திட்டங்களைக் கொண்ட பயன்பாட்டுச் சூழல்களில், பயன்பாட்டுச் சூழலை நியாயமான முறையில் கட்டுப்படுத்தும்前提யின் கீழ், வார்ப்பிரும்பு அடித்தளங்களை ஒரு இடைக்காலத் தீர்வாகப் பயன்படுத்தலாம்.
பிக்கோசெகண்ட்-நிலை செயலாக்கத்தில் கிரானைட் மற்றும் வார்ப்பிரும்பின் துல்லியக் குறைப்புப் பண்புகளை முறையாக ஒப்பிடுவதன் மூலம், லேசர் குறியிடும் இயந்திரத்தின் செயலாக்கத் துல்லியத்தையும் நம்பகத்தன்மையையும் மேம்படுத்துவதற்குப் பொருத்தமான அடிப்படைப் பொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஒரு முக்கியப் படியாகும் என்பது தெரியவருகிறது. நிறுவனங்கள், தங்களின் சொந்த தொழில்நுட்பத் தேவைகள் மற்றும் செலவுக் கருத்தாய்வுகளைக் கருத்தில் கொண்டு, உயர்தர உற்பத்திக்கு ஒரு உறுதியான உபகரண அடித்தளத்தை வழங்குவதற்காக, அடிப்படை மேம்பாட்டுத் திட்டம் குறித்து அறிவியல் பூர்வமான முடிவுகளை எடுக்க வேண்டும்.