באילו תחומים ניתן ליישם פלטפורמות דיוק של גרניט?

פלטפורמות גרניט מדויקות, עם קשיחותן הגבוהה, מקדם ההתפשטות הנמוך, ביצועי הריסון המעולים והתכונות האנטי-מגנטיות הטבעיות שלהן, בעלות ערך יישומי שאין לו תחליף בתחומי ייצור ומחקר מדעי יוקרתיים בהם נדרשים דיוק ויציבות מאוד. להלן תרחישי היישום העיקריים והיתרונות הטכניים שלהן:
א. תחום ציוד עיבוד אולטרה-דיוק
ציוד לייצור מוליכים למחצה
תרחישי יישום: שולחן לחומר עבודה למכונת ליתוגרפיה, בסיס למכונת חיתוך פרוסות, פלטפורמת מיקום לציוד אריזה.
ערך טכני:
מקדם ההתפשטות התרמית של גרניט הוא רק (0.5-1.0) × 10⁻⁶/℃, אשר יכול לעמוד בתנודות הטמפרטורה במהלך חשיפה ננומטרית של מכונת הליתוגרפיה (שגיאת תזוזה < 0.1 ננומטר בסביבה של ±0.1℃).
מבנה המיקרו-נקבוביות הפנימי יוצר ריסון טבעי (יחס ריסון 0.05 עד 0.1), מדכא את הרטט (משרעת < 2 מיקרומטר) במהלך חיתוך במהירות גבוהה על ידי מכונת החיתוך ומבטיח שחספוס הקצה Ra של חיתוך הפרוסות יהיה קטן מ-1 מיקרומטר.

2. מכונות השחזה מדויקות ומכונות מדידה קואורדינטות (CMM)
מקרה יישום:
בסיס מכונת המדידה בעלת שלוש הקואורדינטות מאמץ מבנה גרניט אינטגרלי, עם שטוחות של ±0.5 מיקרומטר/מטר. בשילוב עם מסילת ההנחיה הצפה באוויר, היא משיגה דיוק תנועה ברמת ננו (דיוק מיקום חוזר ±0.1 מיקרומטר).
שולחן העבודה של מכונת ההשחזה האופטית מאמץ מבנה מרוכב של גרניט ופלדת כסף. בעת השחזה של זכוכית K9, גליות פני השטח נמוכה מ-λ/20 (λ=632.8nm), ועומד בדרישות העיבוד החלקות במיוחד של עדשות לייזר.
II. תחום האופטיקה והפוטוניקה
טלסקופים אסטרונומיים ומערכות לייזר
יישומים אופייניים:
פלטפורמת התמיכה של משטח ההחזרה של טלסקופ הרדיו הגדול מאמצת מבנה חלת דבש מגרניט, בעל משקל עצמי קל (צפיפות 2.7 גרם/סמ"ק) ובעלת עמידות חזקה בפני רעידות רוח (דפורמציה <50 מיקרומטר תחת רוח של 10 רמות).
הפלטפורמה האופטית של אינטרפרומטר הלייזר משתמשת בגרניט מיקרו-נקבובי. המשקף מקובע על ידי ספיחה בוואקום, עם שגיאת שטוחות של פחות מ-5 ננומטר, מה שמבטיח את יציבותם של ניסויים אופטיים מדויקים במיוחד כמו גילוי גלי כבידה.
2. עיבוד רכיבים אופטיים מדויק
יתרונות טכניים:
החדירות המגנטית והמוליכות החשמלית של משטח הגרניט קרובות לאפס, מה שמימנע את השפעת ההפרעות האלקטרומגנטיות על תהליכים מדויקים כגון ליטוש קרן יונים (IBF) וליטוש מגנטוראולוגי (MRF). ערך ה-PV של דיוק צורת פני השטח של העדשה האספית המעובדת יכול להגיע ל-λ/100.
ג. בדיקות תעופה וחלל מדויקות
פלטפורמת בדיקת רכיבי תעופה
תרחישי יישום: בדיקה תלת-ממדית של להבי מטוסים, מדידת סבילות צורה ומיקום של רכיבים מבניים מסגסוגת אלומיניום לתעופה.
ביצועים מרכזיים:
פני השטח של משטח הגרניט מטופלים על ידי קורוזיה אלקטרוליטית ליצירת דוגמאות עדינות (עם חספוס של Ra 0.4-0.8 מיקרומטר), המתאימות לגשושי טריגר מדויקים, ושגיאת גילוי פרופיל הלהב היא פחות מ-5 מיקרומטר.
הוא יכול לעמוד בעומס של מעל 200 ק"ג של רכיבי תעופה, ושינוי השטיחות לאחר שימוש ארוך טווח הוא פחות מ-2 מיקרומטר/מטר, ועומד בדרישות התחזוקה המדויקות של דרגה 10 בתעשיית התעופה והחלל.

2. כיול רכיבי ניווט אינרציאלי
דרישות טכניות: כיול סטטי של התקנים אינרציאליים כגון גירוסקופים ומדי תאוצה דורש פלטפורמת ייחוס יציבה במיוחד.
פתרון: פלטפורמת הגרניט משולבת עם מערכת בידוד רעידות אקטיבית (תדר טבעי < 1 הרץ), ומשיגה כיול מדויק של יציבות אפס-קיזוז של רכיבים אינרציאליים < 0.01°/שעה בסביבה עם תאוצת רעידות < 1×10⁻⁴g.
IV. ננוטכנולוגיה וביו-רפואה
פלטפורמת מיקרוסקופ סורק (SPM)
תפקיד ליבה: כבסיס למיקרוסקופיית כוח אטומי (AFM) ומיקרוסקופיית מנהור סורק (STM), יש לבודד אותה מרעידות סביבתיות וסחיפה תרמית.
מדדי ביצועים:
פלטפורמת הגרניט, בשילוב עם רגלי בידוד תנודות פנאומטיות, יכולה להפחית את קצב העברת התנודות החיצוניות (1-100 הרץ) לפחות מ-5%, ולהשיג הדמיה ברמה אטומית של AFM בסביבה אטמוספרית (רזולוציה <0.1 ננומטר).
רגישות הטמפרטורה נמוכה מ-0.05 מיקרומטר/℃, דבר העומד בדרישות לתצפית ננומטרית על דגימות ביולוגיות בסביבת טמפרטורה קבועה (37℃±0.1℃).
2. ציוד אריזה לביו-שבבים
מקרה יישום: פלטפורמת היישור בעלת הדיוק הגבוה עבור שבבי ריצוף DNA מאמצת מסילות הנחיה צפות באוויר מגרניט, עם דיוק מיקום של ±0.5 מיקרומטר, המבטיחה קשר תת-מיקרון בין תעלת המיקרופלואידיקה לאלקטרודת הגילוי.
V. תרחישי יישומים מתפתחים
בסיס ציוד מחשוב קוונטי
אתגרים טכניים: מניפולציה של קיוביטים דורשת טמפרטורות נמוכות במיוחד (רמת mK) וסביבה מכנית יציבה במיוחד.
פתרון: תכונת ההתפשטות התרמית הנמוכה במיוחד של גרניט (קצב התפשטות < 1ppm מ-200- מעלות צלזיוס לטמפרטורת החדר) יכולה להתאים למאפייני ההתכווצות של מגנטים מוליכי-על בטמפרטורה נמוכה במיוחד, ובכך להבטיח את דיוק היישור במהלך אריזת שבבים קוונטיים.
2. מערכת ליתוגרפיה באמצעות קרן אלקטרונים (EBL)
ביצועים עיקריים: תכונת הבידוד של פלטפורמת הגרניט (התנגדות > 10¹³Ω · m) מונעת פיזור אלומת אלקטרונים. בשילוב עם הנעת הציר האלקטרוסטטית, היא משיגה כתיבת תבניות ליתוגרפיה בדיוק גבוה עם רוחב קו בקנה מידה ננומטרי (< 10nm).
תַקצִיר
היישום של פלטפורמות גרניט מדויקות התרחב ממכונות מדויקות מסורתיות לתחומים חדשניים כמו ננוטכנולוגיה, פיזיקה קוונטית וביו-רפואה. התחרותיות העיקרית שלה טמונה בחיבור העמוק בין תכונות חומרים לדרישות הנדסיות. בעתיד, עם שילוב טכנולוגיות חיזוק מרוכבות (כגון ננו-קומפוזיטים גרפן-גרניט) וטכנולוגיות חישה חכמות, פלטפורמות גרניט יפרצו קדימה בכיוונים של דיוק ברמה אטומית, יציבות בטווח טמפרטורות מלא ואינטגרציה רב-תפקודית, ויהפכו למרכיבים הבסיסיים המרכזיים התומכים בדור הבא של ייצור אולטרה-מדויק.