الاستقرار والمرونة والإنتاجية: تقديم ابتكار يركز على المستخدم في علم التجميد

بينما كان الزئبق يصل إلى مستويات قياسية في المملكة المتحدة خلال الصيف ، قام مهندسو التطوير في آيسوكسفورد تم وضعها في مكان بارد في مختبر البحث والتطوير ، مما أدى إلى ازدهار التشطيبات النهائية لأحدث عروض الشركة لأنظمة درجات الحرارة المنخفضة للغاية. المنتج المعني ، الجليد الجاف DYAD، هو نظام ناظم الدائرة المغلقة قادر على التبريد إلى درجة حرارة أساسية 1.7 كلفن مع توفير عزل اهتزاز متطور وخيارات وصول بصرية مرنة إلى مساحة العينة.

بالنسبة للسياق ، فإن الكفاءة الأساسية لـ ICEoxford هي تصميم وتطوير أنظمة مبردة عالية الجودة لدعم الدراسات التجريبية عبر تطبيقات متنوعة في العلوم الفيزيائية - من الحوسبة الكمومية والبصريات الكمومية إلى الموصلية الفائقة ذات درجات الحرارة العالية والفحص المجهري للمسح (SPM). ما يميز الشركة ، على الرغم من ذلك ، هو التركيز المستمر على خدمة العملاء والابتكار التعاوني ، كما يقول بول كيلي ، كبير المسؤولين التقنيين في ICEoxford. ويضيف: "بعبارة أخرى ، نحن نعمل مباشرة مع العلماء لفهم متطلباتهم على مستوى دقيق ، مما يمنحهم الثقة في أنه يمكننا تقديم النظام الأمثل مقابل ميزانيتهم ​​ومواصفاتهم الفنية."

إعطاء الأولوية للاستقرار والمرونة

يدعم هذا النموذج التعاوني لتطوير المنتج المواصفات الفنية لـ DRY ICE DYAD - ليس أقلها عندما يتعلق الأمر بأداء الاهتزاز شديد الانخفاض (عند <10 نانومتر). مفتاح النجاح هنا هو وحدة العينة التي يتم الاحتفاظ بها بشكل منفصل على طاولة بصرية ، بحيث يتم عزلها عن الرأس البارد والجسم الرئيسي للكاريوستات (ومتصلة فقط بواسطة رابط حراري ناعم لتقليل الاهتزاز بشكل أكبر). يوضح كيلي: "يتمثل نهجنا في التصميم في فصل جهاز التبريد تمامًا عن بيئة العينة". "ناظم البرد موجود على أرضية المختبر ، مع مساحة العينة الموجودة على الجدول البصري المجاور."

في الواقع ، يوفر الاستقرار أحد موضوعات التصميم الشاملة لـ DRY ICE DYAD. يلاحظ كيلي: "في حين أن جميع عملائنا العلميين لديهم متطلبات فريدة ، فإنهم جميعًا يبحثون في النهاية عن الاستقرار عبر ثلاثة إحداثيات رئيسية. فكر في استقرار الفراغ - فراغ نظيف وموثوق. فكر في استقرار درجة الحرارة - من درجة حرارة أساسية منخفضة جدًا حتى 300 كلفن - فكر في الاستقرار الميكانيكي - لأنه في الأبحاث الكمومية ، حتى أصغر الاهتزازات يمكن أن تتسبب في فشل التأثيرات الكمومية. "

تعتبر المرونة التشغيلية من الاعتبارات الأخرى المتعلقة بالتصميم والتي تأتي في المقدمة والوسط في DRY ICE DYAD. مثال على ذلك: يمكن للمستخدم النهائي تبديل بيئة مساحة العينة بين وحدة غاز التبادل ذات التحميل العلوي ووحدة التفريغ في غضون ساعتين - ترتيب يضمن التبريد المبرد متعدد الاستخدامات ليتماشى مع الأبحاث المتضاربة في كثير من الأحيان الأولويات في المختبرات المزدحمة.

فيما يتعلق بالتفاصيل ، فإن وحدة تبادل الغازات ذات التحميل العلوي عبارة عن تصميم حاصل على براءة اختراع يسمح بتغيير العينة دون تسخين الجسم الرئيسي للناظير ، وبالتالي تمكين عينة من وقت التباطؤ لمدة ساعتين. يمكن أيضًا معالجة العينة والدوران في ما يصل إلى ستة محاور جنبًا إلى جنب مع الوصول البصري ذي الفتحة الرقمية العالية والمجالات المغناطيسية حتى 2 T.

وفي الوقت نفسه ، تشتمل وحدة العينة في الفراغ على صفيحة باردة بقطر 150 مم يتم تركيب العينة عليها (مع رابط حراري مباشر إلى ناظم البرد). يتم الوصول إلى مساحة العينة عن طريق رفع لوحة التفريغ الخارجية ودرع الإشعاع ، بينما تتيح وحدة عينة التحميل العلوي (وحدة قائمة على المسبار) تغييرات العينة دون تسخين النظام بأكمله. يعمل تكامل محددات وضع النانو منخفضة الحرارة وما يصل إلى ثلاثة أهداف على تسهيل حركة العينة ومعالجتها.

يلاحظ كيلي: "لقد تم إعداد ناظم البرد بالفعل للتعامل مع نوعين مختلفين من التجارب - تحت تبادل الغازات وفي ظل فراغ". "يسمح تبادل الغاز بالتحول السريع ودراسات العينات الأولية التي تكون ، في أغلب الأحيان ، مقدمة لتجارب أطول مدة [أيام أو حتى أسابيع] في ظل الفراغ."

صنع لقياس المغناطيسية

وبغض النظر عن التبريد ، تعد المغناطيسات فائقة التوصيل جزءًا لا يتجزأ من نظام DRY ICE DYAD ، حيث تقدم ICEoxford مجموعة من مغناطيسات الملف اللولبي ، والمغناطيسات المنقسمة والمتجهة إلى شدة مجال 9 T. في حين أن دراسات الخصائص المغناطيسية في درجات حرارة منخفضة للغاية معترف بها ، يرغب العديد من العلماء أيضًا في إجراء تحقيقات بصرية متزامنة لموادهم - ليس بهذه السهولة إذا تم وضع العينة داخل الملف الكبير لمغناطيس الملف اللولبي.

أحد الخيارات ، على سبيل المثال ، هو تحميل العينة في تجويف مغناطيس مزدوج الزوج للسماح بتجارب التحليل الطيفي بالليزر في وضع الإرسال أو الانعكاس. يوفر استخدام مغناطيس ثنائي الاتجاه أو ثلاثي الاتجاه مزيدًا من المرونة ، حيث يكون الأخير قادرًا على توليد مجال مغناطيسي في ثلاثة اتجاهات منفصلة. بهذه الطريقة ، من الممكن إبقاء العينة ثابتة بينما يتنوع المجال المغناطيسي حولها - وهي ميزة أساسية عند دراسة مستوى معين داخل شبكة بلورية أو إذا كانت الحرارة الناتجة عن دوران العينة مصدرًا للتداخل على نطاق صغير قياسات التوصيل الكهربائي.

ميزة أخرى بارزة في DRY ICE DYAD هي التركيز على الأتمتة ، مع برنامج قائم على LabVIEW يستخدم للتحكم في درجة الحرارة ومراقبتها. ويختتم كيلي قائلاً: "لقد تم تطوير هذا مع وضع العميل في الاعتبار ، لتقليل الإعداد والوقت الذي يستغرقه النظام مع زيادة إنتاجية المختبر." علاوة على ذلك ، من الممكن إضافة ميزات إلى البرنامج مثل التحكم المتكامل للمغناطيس فائق التوصيل بالإضافة إلى أتمتة التحميل العلوي وتبريد المسبار.

تتضمن التخصيصات المحددة خيارًا لما يصل إلى ستة منافذ إضافية حول النظام البصري لتمكين المستخدمين النهائيين من دمج أسلاك التيار المستمر أو الكابلات المحورية أو الألياف الضوئية حسب الحاجة. يمكن للمستخدمين أيضًا طلب ما يصل إلى خمسة نوافذ بصرية بأقطار مختلفة في مجموعة من المواد.

يخلص كيلي إلى أن "ابتكار المنتجات مستمر مع DRY ICE DYAD". "لدينا بالفعل درجات حرارة أساسية 1.6 كلفن و 1.5 كلفن في أنظارنا على خارطة طريق التطوير."