ไมโครมิเตอร์

ไมโครมิเตอร์ () หรือไมโครมิเตอร์สกรูเกจ เป็นเครื่องมือวัดละเอียดชนิดหนึ่ง นิยมใช้ในการวัดความกว้างยาวหรือหนาของวัตถุที่มีขนาดเล็กและต้องการความละเอียด เช่นเดียวกับคาลิเปอร์ ไมโครมิเตอร์มีได้หลายลักษณะตามแต่ความต้องการใช้วัดของผู้ใช้งาน โดยมากมักเป็นปากกา หนีบวัตถุ มีสกรูขันที่ปรับตั้งความกว้างไว้ดีแล้ว นอกจากนี้ยังมีไมโครมิเตอร์ภายใน และไมโครมิเตอร์วัดความลึกอีกด้วย

การใช้งานไมโครมิเตอร์ ทำได้โดยการปรับก้ามปูวัดให้เป็นไปตามขนาดของวัตถุที่ต้องการวัด จากนั้นจึงอ่านตัวเลขบนมาตรวัดหลัก ต่อด้วยตัวเลขบนมาตรวัดรองซึ่งจะแสดงความละเอียดในหลักทศนิยม

ไมโครมิเตอร์นอกเหนือจากใช้วัดวัตถุแล้ว ยังสามารถนำไปใช้วัดขนาดปรากฎของวัตถุท้องฟ้า ซึ่งวิลเลียม กาสคอยน์ (William Gascoigne) เป็นผู้คิดค้นในปี พ.ศ. 2181

ไมโครมิเตอร์ถูกประดิษฐ์ครั้งแรกโดยวิลเลียม กาสคอยน์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ โดยดัดแปลงมาตรวัดเวอร์เนียร์ที่ทำได้เพียงขยับตามความกว้างยาวของวัตถุ ให้สามารถวัดได้ละเอียดโดยการหมุน ในครั้งนั้นไมโครมิเตอร์ถูกใช้สำหรับวัดระยะทางเชิงมุมระหว่างดาวและขนาดปรากฏของวัตถุท้องฟ้า ต่อมาเฮนรี มอดสลีย์ (Henry Maudsley) วิศวกรชาวอังกฤษได้ประดิษฐ์ไมโครมิเตอร์ตั้งโต๊ะ (bench micrometer) ซึ่งเป็นเครื่องมือรุ่นแรกที่ใช้วัดได้ผลละเอียดดีมาก จนเขาได้สมญานามว่า "รัฐมนตรียุติธรรม" (the Lord Chancellor) ในปี พ.ศ.2387 โจเซฟ วิตเวิร์ท (Joseph Whitworth) ได้เปิดเผยการออกแบบไมโครมิเตอร์ชนิดตั้งโต๊ะของเขาที่ดัดแปลงมาจากของมอดสลีย์ ในเอกสารกล่าวไว้ว่า "ไมโครมิเตอร์สร้างบนฐานเหล็กหล่อที่ทำแข็งแรง ทั้งสองด้านของฐานมีทรงกระบอกเหล็กขัดมันซึ่งสามารถขยับได้โดยการหมุนสกรู ปลายของกระบอกเหล็กส่วนที่ใช้วัดทำเป็นรูปครึ่งทรงกลม ที่สกรูมีเฟืองขัดไว้ซึ่งจะขยับทีละหนึ่งในพันนิ้ว"

ต่อมาในปี พ.ศ. 2391 ฌ็อง โลร็อง ปาลเม (Jean Laurent Palmer) ชาวกรุงปารีส คิดค้นไมโครมิเตอร์ชนิดมือถือ โดยย่อส่วนของไมโครมิเตอร์ที่ฝั่งอังกฤษได้คิดค้นขึ้น ด้วยเหตุนี้ชื่อปาลเมจึงได้เป็นชื่อเครื่องมือไมโครมิเตอร์ในฝรั่งเศส นอกเหนือจากที่เรียกกันทั่วไปว่า มิกรอแม็ทร์ (micromètre) เครื่องมือที่คิดค้นใหม่นี้ถูกนำไปผลิตขายเชิงพาณิชย์โดยบริษัทบราวน์แอนด์ชาร์ป (Brown & Sharpe) ในปี พ.ศ. 2410 นับแต่นั้นมาไมโครมิเตอร์ได้รับการพัฒนาปรับปรุงมาโดยลำดับ การปรับปรุงที่สำคัญหนึ่งในนั้นได้แก่ การเพิ่มความเที่ยงของการวัด โดยเอ็ดเวิร์ด มอร์ลีย์ (Edward Morley) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ซึ่งได้ปรับปรุงเครื่องมือนี้เมื่อปี พ.ศ. 2431

ปัจจุบันไมโครมิเตอร์มีการพัฒนาออกเป็นหลายชนิดเพื่อให้สามารถวัดวัตถุในลักษณะต่าง ๆ ตามความสะดวก จากภาพ มีไมโครมิเตอร์ทั้งหมดสามชนิดได้แก่

นอกจากนี้ยังมีไมโครมิเตอร์แบบอื่นอีกหลายชนิด ซึ่งก็ล้วนแต่ดัดแปลงจากไมโครมิเตอร์ทั้งสามแบบตามที่กล่าวมาแล้ว ตัวอย่างเช่น ไมโครมิเตอร์วัดความหนาผนังท่อ ก็อาจปรับให้ส่วนนิ่งของปากกาเป็นทรงกลมโค้งสอดรับกับตัวท่อ หรือหากต้องการวัดความลึกของร่อง หัววัดอาจทำเป็นทรงเข็มแหลม เป็นต้น

โดยทั่วไปไมโครมิเตอร์มีสองส่วน ได้แก่ สเกลหลัก อยู่ติดกับปากกา บอกถึงระยะอย่างคร่าว ซึ่งจะต้องไปประกอบกับค่าที่อ่านได้จากสเกลหมุน ไมโครมิเตอร์ทำงานโดยใช้หลักของสกรูเปลี่ยนระยะ (differential screw) ซึ่งประกอบด้วยสกรูสองชุดต่างขนาดเชื่อมติดกันในลักษณะที่เมื่อสกรูอันหนึ่งขยับ อีกอันต้องขยับตาม เมื่อสกรูส่วนที่ติดปากกาหมุน ก็จะทำให้สกรูอีกอันขยับตาม สกรูส่วนที่ติดปากกามักมีขนาดเล็ก ส่วนที่ติดสเกลมักมีขนาดใหญ่ ทำให้สามารถขยายระยะทางตามเกลียวของสกรูอันเล็กให้ไกลขึ้น เพื่อวัตถุประสงค์ในการวัดความยาวได้

ไมโครมิเตอร์ทำงานโดยใช้หลักการของสกรู ซึ่งเป็นเครื่องมือกลอย่างง่ายที่ย่อระยะทางยาวไว้บนตัวเกลียวของสกรู การขันสกรูให้ขยับออกหรือเข้าเพียงระยะทางสั้น ๆ ย่อมหมายถึงระยะทางบนเกลียวได้เคลื่อนที่ไปมาก ระยะทางที่เคลื่อนได้บนเกลียวนี้ สามารถนำไปขยายให้เป็นค่าความยาวที่อ่านได้โดยอาศัยหลักการของสกรูเปลี่ยนระยะ (differential screw) ซึ่งเป็นสกรูสองชุดเชื่อมต่อกันแน่นด้วยตัวยึด เมื่อสกรูตัวแรกเลื่อน สกรูตัวหลังจะเลื่อนด้วยระยะทางเท่ากับสกรูตัวแรก แต่อาจมีระยะทางตามเกลียวสูงหรือต่ำกว่าก็ได้ โดยมากมักจะให้สกรูตัวแรก คือตัวที่ต่อกับปากกามีขนาดเล็กกว่าสกรูตัวหลังที่ต่อกับมาตรวัด

ไมโครมิเตอร์บางชนิดต่อสกรูวัดเข้ากับตัวต้านทานปรับค่าได้ ซึ่งความต้านทานที่ได้สามารถนำไปคำนวณเป็นความกว้างของวัตถุด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์