V oblasti ultrapřesného řízení pohybu závisí výkon ultrapřesného pohybového modulu s plovákem na vlastnostech jeho základny. Přesná žulová základna a keramická základna jsou dvě vysoce profilované možnosti, každá z nich má jedinečné výhody, a to ve stabilitě, přesnosti, údržbě, trvanlivosti a dalších klíčových rozměrech.
Stabilita: přirozená kompaktnost versus umělá přesnost
Žula se vytvořila po dlouhé geologické době, její vnitřní struktura je hustá a jednotná a minerály, jako je křemen a živec, jsou úzce propojeny. Tváří v tvář vnějšímu rušení, jako jsou vibrace způsobené provozem velkých zařízení v dílně, může žulová základna účinně blokovat a tlumit svou složitou krystalovou strukturou, což může snížit amplitudu vibrací ultra přesného pohybového modulu přenášených na vzduchový plovák o více než 80 %, což poskytuje stabilní provozní základ pro modul, který zajišťuje jeho plynulý pohyb v procesu vysoce přesného zpracování nebo detekce.
Keramická základna je vyrobena pokročilým syntetickým procesem a její vnitřní strukturální uniformita je také vynikající. Mikrostruktura některých vysoce výkonných keramických materiálů je téměř dokonalá, což může účinně tlumit vibrace. U některých optických kontrolních zařízení, která jsou extrémně citlivá na vibrace, může keramická základna potlačit vibrační rušení ve velmi malém rozsahu, aby zajistila vysoce přesný pohyb ultra přesného pohybového modulu plováku, ale v reakci na vibrace velkého rozsahu a vysoké intenzity je její celková stabilita mírně horší než u žulové základny.
Zachování přesnosti: přirozená výhoda nízké roztažnosti a umělý zázrak stability při vysokých teplotách
Žula je známá svým velmi nízkým koeficientem tepelné roztažnosti, obvykle 5-7 × 10⁻⁶/℃. V prostředí s kolísáním teplot se velikost přesné žulové základny mění jen velmi málo. Například v oblasti astronomie je ultra-přesný pohybový modul pro jemné doladění čočky dalekohledu spárován s žulovou základnou a i v prostředí s významným teplotním rozdílem mezi dnem a nocí dokáže zajistit, že přesnost polohování čočky zůstane na submikronové úrovni, což astronomům pomáhá zachytit jemné změny vzdálených nebeských těles.
Keramické materiály se také dobře chovají při vysoké teplotní stabilitě a nízkých charakteristikách roztažnosti a koeficient tepelné roztažnosti některých speciálních keramických materiálů může být dokonce téměř nulový. Za podmínek vysoké teploty nebo rychlých změn teploty si keramická základna může udržet stabilní velikost, aby se zajistila přesnost pohybu ultra přesného pohybového modulu vzduchového plováku. V litografickém procesu výroby polovodičových čipů musí litografické zařízení pokračovat v provozu ve vysoce přesném prostředí a keramická základna si může udržet přesnost polohování modulu ve vysokoteplotním prostředí generovaném zařízením, čímž splňuje přísné požadavky na výrobu čipů na přesnost v nanoměřítku.
Trvanlivost: Vysoká tvrdost přírodních rud a korozivzdorných syntetických materiálů
Tvrdost žuly je vysoká, Mohsova stupnice tvrdosti může dosáhnout 6-7, s dobrou odolností proti opotřebení. V laboratořích materiálových věd se často používá ultrapřesný pohybový modul s plovákem s vzduchem, jehož žulová základna dokáže účinně odolávat dlouhodobému tření posuvníku plováku s vzduchem. Ve srovnání s běžnou materiálovou základnou může prodloužit cyklus údržby modulu o více než 50 %, což výrazně snižuje náklady na údržbu zařízení a zajišťuje kontinuitu vědeckovýzkumné práce.
Keramické materiály se vyznačují nejen vysokou tvrdostí, ale také vynikající odolností proti korozi. V některých průmyslových prostředích, kde existuje riziko chemické koroze, jako je například ultrapřesný pohybový modul plováku v zařízeních pro testování chemických výrobků, může keramická základna odolávat erozi způsobené korozivními plyny nebo kapalinami, dlouhodobě si zachovává integritu povrchu a mechanické vlastnosti a její trvanlivost je v náročných podmínkách lepší než u žulové základny.
Výrobní náklady a obtížnost zpracování: výzvy těžby a zpracování přírodního kamene a technický práh umělé syntézy
Proces těžby a přepravy žulových surovin je složitý a jejich zpracování vyžaduje velmi náročné vybavení a technologie. Vzhledem k vysoké tvrdosti a křehkosti žuly se při řezání, broušení, leštění a dalších procesech snadno vyskytují problémy, jako je zhroucení hran a praskliny, a míra zmetkovitosti je relativně vysoká, což vede k vysokým výrobním nákladům.
Výroba keramických bází se spoléhá na pokročilou syntézu a technologii přesného obrábění, od přípravy surovin, přes formování až po spékání, každý krok vyžaduje přesnou kontrolu. Počáteční investice do vývoje a výroby vysoce výkonných keramických bází jsou obrovské a technický práh je vysoký, ale jakmile se dosáhne velkovýroby, očekává se, že náklady budou efektivně kontrolovány a že se objeví nákladově efektivní potenciál ve špičkových aplikacích.
Celkově vzato, přesné žulové základny dosahují dobrých výsledků v oblasti celkové stability a konvenční trvanlivosti, zatímco keramické základny mají jedinečné výhody v přizpůsobivosti extrémním teplotním prostředí a odolnosti proti korozi. Výběr základny by měl být založen na konkrétním scénáři použití, podmínkách prostředí a rozpočtu na ultrapřesný pohybový modul s plovákem.
Čas zveřejnění: 8. dubna 2025