Оптико-механическая промышленность

Современные достижения Точной механики и оптики — Флюоресцентный наноскоп (Наноскоп)

Оптико-механическая промышленность, ЛОМО,БелОМО, Прецизионнное контрольно-обрабвтывающее оборудование (Вертикальный координатно-расточной станок SIP (Швейцария)), гидравлика, ювелирное производство и др. — отрасль промышленности, занятая производством высокототочного оптикомеханического оборудования, устройств и принадлежностей точной механики и классической оптики.

Производственные научно-технические объединения и предприятия Оптико-механической промышленности, заняты научно-технической и опытно-производственной деятельностью. Они занимаются разработкой новых технологий , организацией производства, выпуском опыно-промышленных образов, испытаниями , внедрением и т.д., а также выпуском и созданием элементной базы.

Развитая Оптико-механическая промышленность является показателем развитой экономики страны. В Германии, например, оптико-механическая промышленность является одной из наиболее конкурентноспособных отраслей производства.

Виды производств

Оптические устройства

Оптические устройства — частные виды оптических систем точной механики и оптики, включающие совокупность оптических элементов и технологий (линз, групп линз, объективы, окуляры, конденсоры, зеркала, диафрагмы, призмы, световоды, нанопорошковые оптические материалы и др.), созданные для реализации технических задач, или аналогов систем, реализованных природой — например, Бионический глаз и др.

Оптикомеханические системы — прикладная область фундаментальной и прикладной науки и техники, материальная база (в сферах теоретического, экспериментального методов исследования, анализа и синтеза, а также область новых производств получения новых материалов с заданными нужными свойствами.

В настоящее время это достигается применением веществ на атомарноми молекулярном уровне, а также микроустройств, полученных благодаря применению новых технологий их получения, веществ с новыми свойствами. Для этого применяются новые оптикомеханические систем (например, сканирующих атомно-силовых микроскоа), способные манипулировать единичными атомами или молекулами (перемещать, переставлять, создавать новые сочетания, характиристики получаемых нанопродуктов.

Для развития нового направления, создания научно-технической и материальной базы в нанопризводсве, обеспечивающее возможность покорить, управлять элементами величиной порядка до 100нанометров(1нанометр = (10⁻⁹ метра) призвана «Нанотехнология» — наука, определяющая специфические функциональные характеристики, новые связи между соответствующими элементами на атомно-молекулярном уровне.

Принцип сверху-вниз и снизу-вверх:

Рис.2,Получение размеров биологических наноструктур сверху-вниз и снизу-вверх

В сфере нанотехнологии (см.Рис.2) деятельность идёт по вектору сверху-вниз и снизу-вверх. Создаются, например, меньшие системы при использовании аналогичных больших , котрые в свою очередь содают свои меньшие аналоги и т.д. Направление снизу-вверх — это когда начинается синтез вещества от его микро через макро до получения объёкта требуемых объёмов (например, лекарственной таблетки) с новыми лечебными свойствами.

Много обычных методов при обработке , например, кремния как твёрдого тела, который в настоящее время применяется при изготовлении микропроцессоров, специальных линз и др. элементов, теперь на основе внедрения нанопоршковой технологии решили целый ряд задач при получении оптических материалов, которые раньше не могли применить. Применяя порошки кремния с размерами меньших, чем 100 нанометров((см. также Прозрачные керамические линзы) получены прозрачные оптические стёкла с новыми уникальными свойствами. Гигантские накопители на жёстких дисках на основе магнитосопротивления уже заменяются мологабиритными устройствами и при изготовлении и работе используются нанотехнологии от большего к меньшему с использованием метода смещение атомного слоя (ALD). Питер Грзаджк 0кснберг и Альберт Ферт получили Нобелевскую премию по Физике за открытия Гигантского магнитосопротивления и вкладов в область спинтронники в 2007 году.

Методы твердого тела могут также использоваться при создании устройств, известные как nanoelectromechanical системы или NEMS, которые связаны с микроэлектромеханическими системами или MEMS.

Субмикронная литография

‎Разрешение современных атомных силовых микроскопов позволяют внести химикат на поверхность в желательном образце в процессе, названном Субмикронная литография Ручки падения (ТВЕРДОСТЬ ПО ВИККЕРСУ)(т.е. техника литографии исследования просмотра, где используется атомный наконечник микроскопа силы, чтобы передать молекулы поверхности через растворитель мениск. Эта техника позволяет копирование поверхности с размерами до 100 нм). Это сочетается с нарастаюшим большим внедрением субмикронной литографии. Например, сосредоточенные лучи иона могут непосредственно удалить материал, или внести материал, когда подходящий предварительно газ применен одновременно. Например, эта техника используется для создания 100 разновидностей нитрометана — материала для анализа в микроскопии взаимодейстаия электрона.. Таким образом прорыв в облсть микромира на атомно-молекулярном уровне не возможен без новых систеи и устройств оптикомеханических приборов и оборудования точной механики и оптики, сочетающих комплексно контрольно-силовые операции.

Прецизионное контрольно-обрабатывающее оборудование

Рис.1,Инструментальный микроскоп

Рис.2,Применение планарных линз на примере прохождения Х-лучей в кристаллах

Область механики — Точная механика и классическая оптика в сфере опытно-промышленного производства решают круг вопрсов, связанных с получением, обработкой и внедрением оптикомеханических устройств на этапах изготовления. На этапе, когда необходимы не только контольно-измерителные операции, но применение силовых операций обработки и доводки размеров в пределах допусков (точности изготовления) приборов c возможностью изготовления (расточки, планировки), исправления или чистого контроля (крупных корпусных деталей с пространственными координатами расположения осей отверстий, привязок их к базам с точностьью 1-5мкм.

Введение

• На этапе производства, когда необходимы новые материалы, технологии изготовления и контроля с заданными новыми свойствами изготавливаемой продукции, при помощи которых можно получить новые эффекты на атомно-молекулярном уровне, применяется комплексное оборудование — прецизионное контрольносиловое (например, при изготовлении и приёмке сложных корпусных высокоточных деталей). При этом вначале создаётся технология, включающая средства контроля (инструмент второго порядка), имеющие на порядок более высокую разрешающую способность. Они иготавливаются в виде отдельных приборов с дифференцированным контролем отдельных элементов, с разрешающей способностью на порядок выше самих изготавливаемых приборов. Например, только для поверок геометрической длины или угла разворота и др. (Рис.1) с точностью ≈10% измеряемой точности. Т.е. их погршность измерения на порядок меньше заданной точности проверяемых изделий.

• Применительно к новым микроскопам (например, для нанотехнологии), для их изготовления требуется не только высокоточная оснастка второго порядка, но и новые системы, заменяющие объектив и др. Их место занимают, к примеру, новые рентгенопреломляющие и фокусирующие оптические системы, которые способны проходящие через микроэлемент Х-лучи преломлять и фокусировать (Рис.2) с фиксацией непосредственно на фотоприёмник — фотосенсор. Это требует новые подходы в технологии изготовления новых приборов, к применению нового оборудования.

Обработка, поверка корпусных деталей

Рис.3,Прецизионный координатно-растчной станок SIP 640

‎При изготовлении изделий точной механики как корпусных деталей или специального мерителя часто не возможно проверить их средствами оптико-механических систем метрологических служб. В данном случае, применяют прецизионное конторольно-силовое оборудование (см.Рис.3) комплектуемое метрологической оснастикой метрологических служб и специально изготавливаемых в лекальных отделениях изготовления высокоточного лекального мерителя. Например, расточка отверстий в корпусах контрольных приспособлений с соосностью или точностью расположения отверстий в пределах 0,001мм. В данном случае имеет место не только получение информации по обеспечению пространственной точности, но и непосредственное получение её методом силового воздейстаия — расточки отверстий или планировки поверхеостей (снятие металла планировкой или шабрением) на данном же оборудовании. Т.е. оценка точности с доводкой методом тонкой планировки с последующим шабрением направляющих с требуемой точностью. На прецизионном контрольносиловом оборудовании достигается погрешность контроля или подгонки в пределах 0,001мм.

Как правило координатные столы инструментальных микроскопов обеспечивают точность проверки отдельных линейных размеров деталей в пределах 0,0002мм, а с угловыми перемещениями проверка возможна с точностью до 0,0005мм (см.Рис.1). При их изготовлкении (инструмент второго порядка) применяются специальные технологии обработки и пригонки в условиях ручных лекальных работ. В данном случае большой процент работ падает на контрольно-силовое оборудование, где параллельно производятся ручные лекальные доводочные операции и приёмки. Например, при изготовлении прецизионных оптико-механических контрольных приборов и оборудования (Швейцария,Координатно-расточные, координатно-шлифовальные станки (обработка отверстий корпусов и плит с точностью расположения координат 0,001мм с твёрдостью более 75 единиц твёрдости по Рокквелу) SIP и др.)производится трёхкратная полная разборка и сборка станков перед поставкой заказчику. Установку и сдачу оборудования производит фирма-изготовитель после подготовки и принятия места расположения его согласно инструкциям изготовителя оборудования.

См. также

• ЛОМО
• БелОМО
• Нанотехнология