أولاً: وصف المادة: يُشار إليها عادةً في الصناعة باسم “الرخام”، وهي في الواقع دياباز أسود طبيعي (الجرانيت الأسود الهندي/الأزرق من جينان)، وهي مادة من الدرجة 000 مخصصة خصيصًا للمعدات البصرية، وتتميز بخصائص تتوافق مع متطلبات الاستقرار البصري على مستوى النانو: 1. معامل تمدد حراري منخفض: 0.6×10⁻/℃، أي ما يعادل ثلث معامل الفولاذ فقط، ولا يحدث أي تشوه تقريبًا مع تغيرات درجة الحرارة؛ 2. تخميد عالي للاهتزازات: يمتص البناء البلوري الطبيعي الاهتزازات بسرعة، مما يزيل الاهتزازات من المسار البصري؛ 3. لا توجد إجهادات داخلية: نتاج عملية تقادم طبيعية على مدى ملايين السنين، مما يضمن بقاء التسطيح ومرجع سكة التوجيه دون تشوه أثناء الاستخدام طويل الأمد؛ 4. مقاومة للصدأ، وغير مغناطيسية، وذات صلابة عالية، ومناسبة لفحص أشباه الموصلات/الفحص البصري في غرف الأبحاث النظيفة.
ثانياً: حلان تقنيان لـ“قضبان التوجيه المدمجة” 1: قضبان توجيه محفورة في هيكل من الجرانيت (النوع المدمج) تُحفر أخاديد قضبان التوجيه الدقيقة مباشرةً في القاعدة الجرانيتية، ويتم تضمين محامل هوائية/قضبان توجيه أسطوانية فيها. يتشارك مرجع سكة التوجيه والقاعدة نفس مستوى المرجع، مما يزيل أخطاء التجميع الثانوية. يتم اختيار هذا الحل للمعدات البصرية عالية الدقة (الليثوغرافيا، فحص الرقائق). – المزايا: خطأ آبي صغير للغاية، أقصى صلابة إجمالية، تشوه متزامن مع التغيرات في درجة الحرارة؛ – التطبيقات: تحديد المواقع النانوية، تداخل الليزر، الفحص البصري المجهري الحل 2: تركيب قضبان التوجيه الفولاذية الدقيقة المدمجة في قاعدة الجرانيت (نموذج الإنتاج الضخم السائد) تحتفظ القاعدة بنقطة مرجعية للتركيب عالية الدقة، ويتم تثبيت قضبان التوجيه في مكانها عبر إدخالات ومسامير ملولبة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تتوافق دقة الاستواء مع مستوى الميكرون، مما يوفر فعالية أعلى من حيث التكلفة. ويُستخدم على نطاق واسع في الإحداثيات ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد، والفحص البصري. – المزايا: دورة معالجة قصيرة، وإمكانية استبدال القضبان التوجيهية بشكل فردي، ودعم التخصيص ذي الشوط الكبير؛ القضبان التوجيهية الاختيارية: القضبان التوجيهية الخطية الكروية، والقضبان التوجيهية العائمة بالهواء الخالية من الاحتكاك، والقضبان التوجيهية الهيدروستاتيكية.
ثالثًا: مؤشرات الدقة الرئيسية (قاعدة بصرية من الدرجة 000) 1. الدقة الهندسية لجسم القاعدة – استواء سطح العمل: ≤2 ميكرومتر/1000 مم؛ – استقامة سطح تركيب السكة: ≤0.5 ميكرومتر/م؛ – العموديّة/التوازي: ≤1μm/m؛ – تفاوت تحديد موضع ثقب الدبوس الملولب ±0.03mm، مع إدخالات ملولبة من الفولاذ المقاوم للصدأ لمنع التآكل. 2. دقة التشغيل للقضبان التوجيهية المدمجة 1. القضبان التوجيهية الميكانيكية الكروية (للتصوير/الفحص) دقة تحديد الموضع المتكررة ±0.5~1μm، استقامة الحركة الخطية ≤1μm/الطول الكامل؛ 2. قضبان التوجيه الثابتة العائمة بالهواء (للتطبيقات البصرية/أشباه الموصلات المتطورة): لا احتكاك ميكانيكي، ولا زحف، وتكرار تحديد الموضع ثنائي الاتجاه حتى ±30 نانومتر، واستقامة 0.1 م/100 مم، ومناسبة لفحص الليزر والرقائق.
رابعاً: المزايا الأساسية (مقارنةً بالقاعدة العادية ذات القضبان التوجيهية المنفصلة) 1. تقليل أخطاء النظام: تتطلب الهياكل العادية المنفصلة (لوحة الطاولة المستقلة عن القاعدة) تجميعاً من طبقتين، مما يؤدي إلى تراكم أخطاء الاستواء متعددة الطبقات؛ أما القضبان التوجيهية المدمجة فتشترك في نقطة مرجعية واحدة، مما يزيل انحراف المسار البصري الناتج عن فجوات التجميع. 2. الاستقرار الحراري الموحد: القضبان التوجيهية والقاعدة مصنوعتان من نفس المادة وتتوسعان حرارياً بشكل متزامن. لن تتسبب درجة الحرارة في حدوث خلل في محاذاة القضبان التوجيهية والقاعدة، مما يضمن عدم حدوث انحراف في التصوير البصري على المدى الطويل. 3. تقليل الاهتزازات المدمج لن تتسبب الاهتزازات في حدوث رنين بين القاعدة والقضبان التوجيهية، مما يضمن عدم حدوث تموجات في الفحص المجهري عالي التكبير والتصوير بالليزر لتحديد المدى. 4. هيكل مدمج وصلابة أقوى: يزيل الألواح الوسيطة، ويكثف الوزن الإجمالي للجهاز، ويقاوم الانقلاب، ويضمن التشغيل المستقر للعدسات ذات الأحمال الثقيلة ووحدات الفحص. 5. لا يحتاج إلى صيانة على المدى الطويل: لا يصدأ الجرانيت ولا يتشوه، ويظل مرجع سكة التوجيه مستقرًا على مدار العام، مما يجعله مناسبًا لفحص الإنتاج الضخم على مدار 24 ساعة في غرف الأبحاث النظيفة.
خامساً: الصناعات الرئيسية التي تُستخدم فيها هذه التقنية
- أشباه الموصلات: فحص مظهر الرقائق، ومحاذاة تغليف الرقائق، ومنصة تحديد المواقع المساعدة في عملية الليثوغرافيا؛;
- الفحص البصري: جهاز تصوير ثنائي الأبعاد أوتوماتيكي بالكامل، مسح بصري ثلاثي الأبعاد، مقياس تداخل ليزري؛;
- القياس الدقيق: آلة قياس الإحداثيات، المقارن البصري، قاعدة مقياس الكنتور؛;
- معدات الليزر: القطع بالليزر، المعالجة بالليزر الفيمتوثانية، منصة المعايرة البصرية؛;
- مختبر الأبحاث العلمية: التصوير المجهري، الاختبارات الطيفية، طاولة التجارب ذات الإزاحة الدقيقة.
السادس: مواصفات التخصيص والملحقات
- الأبعاد: تخصيص بالحجم الكامل من 300×300 إلى 3000×6000 مم، بسماكة تتراوح بين 100 و300 مم لضمان صلابة أعلى؛;
- تكوين قضبان التوجيه: قضبان توجيه مدمجة أحادية المحور، وثنائية المحور (XY)، وثلاثية المحور (XYZ)، مع خيار إضافة منفاخ مقاوم للغبار؛;
- الملحقات: يمكن إقرانها بدعامات من الجرانيت تعمل على تخميد الاهتزازات ووسادات أقدام تعمل بالهواء لتخميد الاهتزازات، وهي مناسبة لبيئات الاهتزاز في المختبرات/ورش العمل؛;
- التصنيف الدقيق: يُوصى بشكل موحد باستخدام الدرجة 000 للمعدات البصرية، بينما يمكن اختيار الدرجة 0 والدرجة 1 لمعدات الفحص العادية بهدف خفض التكاليف.
السابع: توصيات بشأن اختيار النموذج
- المسارات الضوئية على النطاق النانوي، وأشباه الموصلات، والأبحاث العلمية في مجال الليزر → قاعدة سكة توجيه مدمجة من الجرانيت مزودة بشقوق وتعمل بنظام التعويم الهوائي؛;
- الفحص البصري الشامل، ثنائي الأبعاد، قياس أبعاد المكونات → قاعدة من الجرانيت مزودة بقضبان توجيه كروية مدمجة؛;
- بيئات ورش العمل التي تتسم بارتفاع نسبة الغبار وتقلبات درجات الحرارة → يُفضل استخدام الجرانيت الأسود الهندي عالي الكثافة الذي خضع لمعالجة مانعة للتسرب وملء المسام.
