دلیلی وجود دارد که آزمایشگاههای اندازهشناسی دقیق از بیرون تقریبا خستهکننده به نظر میرسند - بدون ماشین آلات در معرض دید، بدون درام قابل مشاهده، فقط یک اتاق ساکت با دمای ثابت وصفحه گرانیتنشستن زیر نور فلورسنت حوصله اش همین است. اندازهگیری سطح نانومتر-به دلیل رویدادهای چشمگیر شکست نمیخورد. به دلیل آهسته و نامرئی بودن - نوسان دمای نیم درجه، چرخش لیفتراک در کف مغازه، نشستن گرد و غبار روی سطح نوری از کار می افتد. کنترل آن متغیرهای آرام بیشتر چیزی است که آزمایشگاهی را که میتواند سطح صافی{6} نانومتری را از آزمایشگاهی که نمیتواند نگه دارد، جدا میکند.
چرا کنترل دما مقدم بر هر چیز دیگری است
تقریباً هر ماده ای که در تجهیزات دقیق - گرانیت، فولاد، آلومینیوم، شیشه - استفاده می شود با دما منبسط و منقبض می شود. حتی گرانیت که به دلیل ضریب انبساط حرارتی پایین نسبت به فلزات ارزشمند است، هنوز به طور قابل اندازه گیری در عرض چند درجه حرکت می کند. در یک زمینه اندازه گیری که تحمل هدف در نانومتر یا میکرومترهای تک رقمی اندازه گیری می شود، یک گرادیان دما در سراسر قطعه کار (مثلاً یک طرف صفحه گرانیتی یک درجه گرمتر از طرف دیگر زیرا نزدیک درگاه است) برای معرفی یک کمان واقعی و قابل اندازه گیری به سطح مرجع مسطح کافی است.
به همین دلیل است که آزمایشگاههای اندازهشناسی جدی فقط دمای اتاق را کنترل نمیکنند - بلکه یکنواختی دما را در سراسر اتاق کنترل میکنند، معمولاً تغییرات را در یک نوار باریک (اغلب ± ۰٫۵ درجه یا تنگتر) هم از نظر فضایی در سراسر اتاق و هم در طول زمان نگه میدارند. این یک مشکل مهندسی به طور معنیداری سختتر از اجرای ساده تهویه مطبوع است، زیرا به مدیریت الگوهای جریان هوا، عایق دیوار و منابع گرما (از جمله خود تجهیزات اندازهگیری و افرادی که در اتاق کار میکنند) نیاز دارد تا هیچ منطقهای از بقیه فاصله نگیرد.
ارتعاش دومین دشمن نامرئی است
حتی یک اتاق با درجه حرارت کامل-در صورت حرکت کف میتواند اندازهگیریهای بدی ایجاد کند. منابع ارتعاش همیشه واضح نیستند - آنها شامل ماشین آلات سنگین نزدیک، ترافیک پیاده، تجهیزات HVAC و حتی ترافیک جاده های دوردست هستند که از طریق شالوده ساختمان منتقل می شوند. برای CMM، تداخل سنجهای لیزری و مراحل تحمل هوا، ارتعاشات زیر میکرونی میتواند مستقیماً به عنوان نویز در اندازهگیری نشان داده شود، بهویژه در فرکانسهای پایین که جداسازی مکانیکی آنها سختتر است.
به همین دلیل است که تسهیلات دقیق جدی، ایزوله را مستقیماً در ساختار کف - دالهای بتنی مسلح ضخیم (اغلب بیش از 1000 میلیمتر) همراه با ترانشههای جداسازی محیطی ایجاد میکنند که به طور فیزیکی کف اتاق اندازهگیری را از ساختار ساختمان اطراف جدا میکند. جرثقیل های سقفی و بالابرهایی که در داخل این اتاق ها استفاده می شوند نیز معمولاً برای عملکرد آرام و با لرزش کم به جای واحدهای صنعتی استاندارد مشخص می شوند، زیرا یک حرکت جرثقیل ناگهانی مستقیماً به کف و از آنجا به هر چیزی که روی صفحه گرانیتی نزدیک است منتقل می شود.
تمیزی بیش از آنچه که به نظر می رسد اهمیت دارد
گرد و غبار در کنار دما و ارتعاش به نظر یک نگرانی زیبایی است، اما برای تجهیزات اندازهگیری نوری - تداخلسنجهای لیزری، تداخلسنجهای خودکار،-سیستمهای اندازهگیری مبتنی بر تصویر- حتی آلودگی ذرات میکروسکوپی روی یک لنز یا سطح مرجع، خطای اندازهگیری را ایجاد میکند که تشخیص آن پس از واقعیت دشوار است. این بخشی از این است که چرا کارهای مونتاژ با بالاترین دقت- (مخصوصاً مونتاژ اجزای گرانیتی برای نیمه هادی ها-تجهیزات مجاور) به طور فزاینده ای روش های اتاق تمیز را از خود صنعت نیمه هادی ها قرض می گیرند، به جای اینکه نظافت را به عنوان یک اصل خوب{6} خانه داری تلقی کنند.
رطوبت، پسرعموی آرامتر کنترل دما است
کنترل رطوبت کمتر از دما مورد توجه قرار می گیرد، اما به دو دلیل اهمیت دارد: بر پایداری ابعادی برخی از مواد (به ویژه هر چیزی که دارای محتوای آلی، چسب یا ساختارهای مرکب خاص است) تأثیر می گذارد و بر عملکرد خود ابزارهای اندازه گیری تأثیر می گذارد - اجزای نوری به ویژه به تراکم و رطوبت حساس هستند{1}. رطوبت نسبی پایدار، که معمولاً در یک نوار محکم در کنار دما حفظ میشود، یک الزام استاندارد در هر آزمایشگاهی است که تلاش میکند تا تلورانسهای درجه کالیبراسیون را در طول زمان حفظ کند.
این در عمل چگونه به نظر می رسد
یک محیط اندازهگیری دقیق-بهخوبی ساخته شده معمولاً ترکیبی از موارد زیر است:
اتاقی با دمای{0}کنترل که نوار باریکی (اغلب 0.5± درجه یا بهتر) را به طور یکنواخت در سراسر فضا نگه می دارد.
دال کف تقویت شده، غالباً 1000 میلی متر یا بیشتر ضخامت، مهندسی شده برای مقاومت در برابر انحراف تحت بار
ترانشه های ایزوله در اطراف محیط اتاق برای جدا کردن آن از ارتعاشات گسترده-ساختمان
تجهیزات جابجایی سربار با لرزش کم برای جابجایی قطعات سنگین گرانیت یا فلز بدون ایجاد مزاحمت برای محیط زیست
رطوبت کنترل شده در کنار دما
Cleanroom{0}}روشهای مجاور برای هر کار مونتاژ نوری یا با دقت بالا-
هیچ یک از اینها در عکس محصول قابل مشاهده نیست، به همین دلیل است که هنگام مقایسه تامین کنندگان روی کاغذ، نادیده گرفتن آن آسان است. اما این دقیقاً نوعی زیرساخت است که تعیین می کند آیا پایه گرانیتی یا ابزار اندازه گیری دقیق واقعاً تحمل کالیبره شده خود را پس از خروج از کف کارخانه حفظ می کند، نه اینکه فقط در روز آزمایش به خوبی اندازه گیری کند.
اگر در حال ارزیابی تامینکننده پایههای گرانیتی، ابزارهای اندازهگیری دقیق، یا خدمات کالیبراسیون هستید، بهتر است مستقیماً در مورد کنترلهای محیطی - پایداری دما، ساخت کف، و جداسازی لرزش - بجای اینکه تصور کنید یک-تصویری تمیز و ظاهری تمیز، کل داستان را بیان میکند، سؤال کنید. اگر برای ارزیابی شما مفید باشد، خوشحال می شویم که مشخصات محیطی خود را در اختیار شما قرار دهیم.