Trong lĩnh vực quang học chính xác và đo lường, việc đạt được môi trường ổn định và không rung động là nền tảng của phép đo đáng tin cậy. Trong số tất cả các hệ thống hỗ trợ được sử dụng trong phòng thí nghiệm và môi trường công nghiệp, bệ nổi khí quang học—còn được gọi là bàn cách ly rung động quang học—đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác cao cho các thiết bị như máy giao thoa, hệ thống laser và máy đo tọa độ (CMM).
Cấu trúc kỹ thuật của nền tảng quang học
Một bệ quang học chất lượng cao bao gồm cấu trúc dạng tổ ong hoàn toàn bằng thép khép kín, được thiết kế để có độ cứng và ổn định nhiệt vượt trội. Các tấm trên và dưới, thường dày 5 mm, được liên kết với lõi tổ ong được gia công chính xác từ các tấm thép dày 0,25 mm, tạo thành một cấu trúc đối xứng và đẳng hướng. Thiết kế này giảm thiểu sự giãn nở và co lại do nhiệt, đảm bảo bệ duy trì độ phẳng ngay cả khi nhiệt độ dao động.
Không giống như lõi nhôm hoặc vật liệu composite, cấu trúc tổ ong bằng thép cung cấp độ cứng đồng đều xuyên suốt chiều sâu mà không gây ra biến dạng không mong muốn. Các vách bên cũng được làm bằng thép, giúp loại bỏ hiệu quả sự không ổn định do độ ẩm gây ra—một vấn đề thường thấy ở các bệ đỡ được làm từ vật liệu hỗn hợp. Sau quá trình hoàn thiện và đánh bóng bề mặt tự động, mặt bàn đạt được độ phẳng dưới micromet, tạo ra bề mặt lý tưởng cho các cụm quang học và dụng cụ chính xác.
Đo lường chính xác và kiểm tra tuân thủ
Trước khi xuất xưởng, mỗi bệ nổi khí quang học đều trải qua một loạt các thử nghiệm rung động và độ đàn hồi. Một búa xung tác dụng lực có kiểm soát lên bề mặt bệ trong khi các cảm biến ghi lại phản hồi rung động. Các tín hiệu được phân tích để tạo ra phổ đáp ứng tần số, giúp xác định hiệu suất cộng hưởng và cách ly của bệ.
Các phép đo quan trọng nhất được thực hiện từ bốn góc của nền tảng, vì những điểm này đại diện cho kịch bản tuân thủ tồi tệ nhất. Mỗi sản phẩm được cung cấp kèm theo đường cong tuân thủ và báo cáo hiệu suất riêng, đảm bảo tính minh bạch hoàn toàn về các đặc tính động của nền tảng. Mức độ thử nghiệm này vượt trội so với các thông lệ truyền thống trong ngành, cung cấp cho người dùng sự hiểu biết chi tiết về hành vi của nền tảng trong điều kiện làm việc thực tế.
Vai trò của cách ly rung động
Cách ly rung động là yếu tố cốt lõi trong thiết kế nền tảng quang học. Rung động bắt nguồn từ hai nguồn chính—bên ngoài và bên trong. Rung động bên ngoài đến từ mặt đất, chẳng hạn như tiếng bước chân, máy móc gần đó hoặc cộng hưởng cấu trúc, trong khi rung động bên trong phát sinh từ luồng không khí, hệ thống làm mát và hoạt động của chính thiết bị.
Một bệ quang học nổi trên không trung giúp cách ly cả hai loại rung động. Các chân đỡ treo bằng khí nén hấp thụ và làm giảm rung động từ bên ngoài truyền qua sàn, trong khi lớp giảm chấn bằng khí nén bên dưới mặt bàn lọc bỏ tiếng ồn cơ học bên trong. Cả hai cùng nhau tạo nên một nền tảng yên tĩnh, ổn định, đảm bảo độ chính xác của các phép đo và thí nghiệm đòi hỏi độ chính xác cao.
Hiểu về Tần số Tự nhiên
Mỗi hệ thống cơ khí đều có tần số tự nhiên – tần số mà nó có xu hướng rung động khi bị tác động. Thông số này liên quan chặt chẽ đến khối lượng và độ cứng của hệ thống. Trong các hệ thống cách ly quang học, việc duy trì tần số tự nhiên thấp (thường dưới 2–3 Hz) là rất quan trọng, vì nó cho phép bàn cách ly rung động môi trường một cách hiệu quả thay vì khuếch đại nó. Sự cân bằng giữa khối lượng, độ cứng và độ giảm chấn quyết định trực tiếp hiệu quả cách ly và độ ổn định của hệ thống.
Công nghệ nền tảng nổi trên không
Các hệ thống nâng hạ bằng khí nén hiện đại có thể được phân loại thành các hệ thống nâng hạ tuyến tính XYZ sử dụng ổ trục khí nén và các hệ thống nâng hạ quay sử dụng ổ trục khí nén. Cốt lõi của các hệ thống này là cơ chế ổ trục khí nén, cung cấp chuyển động gần như không ma sát được hỗ trợ bởi một lớp màng mỏng khí nén. Tùy thuộc vào ứng dụng, ổ trục khí nén có thể là loại phẳng, tuyến tính hoặc trục chính.
So với các dẫn hướng tuyến tính cơ khí, ổ trục khí cung cấp độ chính xác chuyển động ở mức micromet, độ lặp lại vượt trội và không có hao mòn cơ học. Chúng được sử dụng rộng rãi trong kiểm tra chất bán dẫn, quang học và các ứng dụng công nghệ nano, nơi độ chính xác dưới micromet và độ ổn định lâu dài là rất cần thiết.
Bảo trì và tuổi thọ
Việc bảo trì bàn quang học nổi trên không khá đơn giản nhưng lại vô cùng cần thiết. Giữ cho bề mặt sạch sẽ và không có mảnh vụn, kiểm tra định kỳ nguồn cung cấp khí xem có hơi ẩm hoặc chất bẩn hay không, và tránh va đập mạnh vào bàn. Khi được bảo trì đúng cách, bàn quang học chính xác có thể hoạt động đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ mà không bị suy giảm hiệu suất.
Thời gian đăng bài: 11/11/2025