Chiedi a qualsiasi ingegnere metrologico qual è la più grande fonte nascosta di errore di misurazione e molti non indicheranno affatto lo strumento - indicheranno la stanza. Un interferometro laser con precisione nanometrica è valido quanto lo è l'ambiente in cui opera. Le fluttuazioni di temperatura, le vibrazioni del pavimento e le particelle sospese nell'aria possono erodere silenziosamente la ripetibilità della misurazione molto prima che l'apparecchiatura stessa diventi il fattore limitante.
Perché mezzo grado può essere importante
La maggior parte dei materiali solidi si espande e si contrae con la temperaturacomponenti di precisionenon fanno eccezione. Una base di misurazione in granito o metallo che si sposta anche di una frazione di grado Celsius all'interno di un'officina può introdurre cambiamenti dimensionali dell'ordine dei micron - che è esattamente la banda di tolleranza entro cui le apparecchiature per semiconduttori, le CMM e i sistemi di ispezione ottica stanno cercando di misurare. Questo è il motivo per cui seri impianti di produzione di precisione non si limitano a-condizionare una stanza; lo progettano come un sistema controllato con regolazione stretta e continua della temperatura e dell'umidità.
Come si presenta un ambiente metrologico adeguatamente progettato
Esiste una differenza significativa tra una stanza "raffreddata" e una la cui temperatura- e umidità- sono effettivamente controllate per scopi metrologici. Le strutture costruite per lavori di ultra-precisione in genere affrontano diversi fattori contemporaneamente:
Costruzione del pavimento. Il pavimento stesso deve essere una massa stabile, non-risonante. I pavimenti in cemento ultra-duro colato fino a uno spessore di un metro o più vengono utilizzati in officine dedicate a-temperatura costante,-umidità costante proprio perché i pavimenti più sottili o a densità-inferiore trasmettono le vibrazioni ambientali molto più facilmente.
Isolamento delle vibrazioni. Anche un pavimento ben-costruito può comunque trasmettere vibrazioni provenienti da apparecchiature vicine, traffico pedonale o attività stradale all'aperto. Fosse antivibranti - canali di isolamento tagliati attorno al perimetro del piano di misurazione, generalmente larghi circa 500 mm e profondi fino a 2 metri - disaccoppiano fisicamente l'area di misurazione dalle fonti di vibrazioni strutturali circostanti.
Attrezzature per la movimentazione dei materiali. I carroponti sono spesso necessari per spostare componenti pesanti in granito o metallo dentro e fuori un'officina, ma le gru convenzionali introducono rumore e vibrazioni meccaniche. I sistemi di gru a ponte-a funzionamento silenzioso vengono utilizzati nelle officine di alta-precisione appositamente per evitare di disturbare l'ambiente di misurazione durante il funzionamento.
Gruppo adiacente della camera bianca-. Per i componenti in granito destinati ad apparecchiature per semiconduttori, l'assemblaggio finale avviene sempre più in stanze dedicate a-temperatura costante e polvere-controllate, costruite secondo standard simili alle camere bianche per semiconduttori - riducendo la contaminazione da particolato che potrebbe altrimenti interferire con la finitura superficiale e l'assemblaggio sub-micron.
Perché questo è importante oltre la fabbrica
Per gli acquirenti di componenti di precisione in granito e metallo, l'ambiente in cui un fornitore produce e misura non è un dettaglio periferico - fa parte delle specifiche. Un componente misurato e certificato come piatto entro una frazione di micron in una stanza non controllata potrebbe non mantenere tale tolleranza una volta lasciato la fabbrica, semplicemente perché la misurazione stessa è stata effettuata in condizioni instabili. Questo è il motivo per cui i certificati di taratura rilasciati da istituti metrologici accreditati sono importanti e perché la tracciabilità fino a un istituto metrologico nazionale è considerata un requisito di base piuttosto che un elemento aggiuntivo negli appalti industriali seri.
Il controllo ambientale è un processo, non una caratteristica
È facile che una scheda tecnica affermi "produzione-a clima controllato". È molto più difficile progettare effettivamente un sistema di pavimento, una struttura di isolamento dalle vibrazioni e un processo di assemblaggio adiacente a una camera bianca-che resista all'uso industriale continuo. Poiché le apparecchiature per semiconduttori, aerospaziali e metrologiche avanzate continuano a spingersi verso tolleranze sempre più strette, gli impianti che producono i loro componenti fondamentali saranno sempre più giudicati non solo in base alla precisione delle loro macchine, ma anche in base all’ambiente fisico in cui tali macchine operano.