Lorsque vous entrez dans le laboratoire qui abrite la toute dernière machine à mesurer tridimensionnelle (CMM) du NIST, vous pourriez être perplexe au début sur la façon dont les ingénieurs l'ont fait entrer dans la pièce.

À environ 11 pieds cubes (3,3 x 3,3 x 3,4 mètres) et près de 20, 000 livres (environ 9, 000 kilogrammes), l'appareil - un modèle appelé le Xenos, fabriqué par la société allemande Zeiss - occupe environ la moitié du volume de l'espace du laboratoire. Avec moins de 100 mm (pas tout à fait 4 pouces) de hauteur libre, il gratte presque le plafond.

Faire entrer l'instrument dans le laboratoire souterrain de Gaithersburg du NIST, Maryland., campus a demandé "un peu de créativité et beaucoup de patience, " explique Vincent Lee du Laboratoire de mesures physiques (PML) du NIST. Lui et ses collègues savaient qu'il était trop grand pour le chemin qu'ils empruntent normalement pour installer des équipements lourds. " Nous avons donc dû improviser et le faire descendre dans le conduit de ventilation du bâtiment, " dit Lee. Ils ont également dû faire tomber un mur de la pièce et combler un espace d'un demi-mètre entre les étages extérieur et intérieur.

Le Xenos est venu au NIST pour aider les scientifiques à mesurer le "grand G, " la constante universelle de la gravitation qui a échappé à une mesure précise pendant des siècles. Lorsque cette expérience sera terminée, cependant, les chercheurs espèrent intégrer l'instrument dans leur parc croissant de MMT, capable de faire certaines des mesures dimensionnelles les plus précises au monde.

Les machines à mesurer tridimensionnelles comme la Xenos utilisent des palpeurs pour mesurer les distances entre les points d'un objet en trois dimensions, avec une sensibilité au milliardième de mètre pour les machines les plus précises. Les clients qui font confiance au NIST pour ce type de mesure incluent les fabricants de pièces d'ultra-précision, tels que les roulements pour moteurs d'avions, tester des artefacts pour d'autres classes de machines de mesure, et des pièces ou des structures pour des systèmes de haute précision. D'autres clients viennent des industries automobile et électronique, et des laboratoires qui effectuent des étalonnages pour leur propre clientèle.

Avec l'ajout du Xenos, Le groupe de métrologie dimensionnelle du NIST possède désormais quatre MMT de la classe ultra haute précision.

Cette nouvelle machine a également le potentiel d'étendre la capacité de mesure du NIST puisque son volume de travail (la zone accessible à la sonde) est plus du double de celui des autres systèmes MMT du NIST - 1,5 x 0,9 x 0,7 mètres, environ la taille d'une laveuse et d'une sécheuse côte à côte. Aussi, le Xenos a une tête de sonde qui peut se déplacer dans les trois dimensions, ce qui signifie que, contrairement aux MMT à table mobile, les parties sensibles comme celles de l'expérience Big G sont moins susceptibles d'être perturbées pendant la mesure.

Jusque là, les tests de performance du système sont « prometteurs, " Lee dit, « Mais il y a beaucoup d'autres choses que nous devons apprendre avant de concevoir et d'effectuer des mesures pour la grande expérience G.

Un défi actuel est de contrôler l'environnement du CMM. Des poches d'air chaud ou froid dans la pièce peuvent déformer la machine ou même la pièce à mesurer. Pour s'assurer que la température est uniformément répartie, le laboratoire utilise un système qui pousse l'air du plafond vers le bas à travers des dalles de sol ventilées. Mais la Xenos CMM est si grande que, comme un caillou coincé dans un tuyau d'arrosage, il restreint ce flux, empêchant l'air de circuler de manière optimale. Lee explore actuellement plusieurs solutions pour améliorer le problème.

La grande expérience G débutera ce printemps et devrait être achevée d'ici deux ans. "Après ça, nous prévoyons de démarrer la mise en service de la machine Xenos pour les étalonnages, " dit Lee.

Pendant ce temps, lui et le personnel de PML continueront d'acquérir une meilleure compréhension du Xenos afin d'être en mesure de réaliser son plein potentiel.

L'équipe dit qu'il faudra des années et des années pour apprendre les bizarreries de la machine, faire des comparaisons minutieuses avec ses MMT et autres machines de mesure de longueur, et la réalisation d'expériences soigneusement exécutées afin de pouvoir évaluer les capacités de cette nouvelle machine. "C'était vraiment un gros effort pour l'amener là où il est en ce moment, " dit Lee. " Et je ne suis pas surpris que cela prenne la même chose, ou même plus, pour vraiment comprendre le potentiel du CMM."