Καινοτομία σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες: τα ενσωματωμένα συστήματα κρυοστάτη ανοίγουν κέρδη παραγωγικότητας – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains-physics-world.jpg" data-caption="Καλό πράγμα Εσωτερική άποψη του κρυοστάτη Pony που εγκαταστάθηκε στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne τον Φεβρουάριο. Το Pony παρέχει στους επιστημονικούς χρήστες συνεχή ψύξη υπό Kelvin και έναν μεγάλο πειραματικό χώρο που είναι βολικό να ανοίγει και να κλείνει. (Ευγενική προσφορά: Danaher Cryo) ” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- open-up-productivity-gains-physics-world.jpg”>

Ενώ σε κάποιους αρέσει το ζεστό, σε άλλους αρέσει να διατηρούν τα πράγματα κρύα – πολύ κρύα για την ακρίβεια. Μια μελέτη περίπτωσης από αυτή την άποψη είναι Danaher Cryogenics, ο σχεδιαστής και κατασκευαστής ολοκληρωμένων συστημάτων κρυοστάτη υπο-Kelvin με έδρα τις ΗΠΑ για ποικίλες εφαρμογές στην επιστημονική έρευνα και τη βιομηχανική Ε&Α. Με έδρα το Boulder του Κολοράντο, η δύο ετών start-up τεχνολογίας έχει θέσει έναν υψηλό πήχη για τον εαυτό της στο καθεστώς εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας, όπως αποδεικνύεται από μια δήλωση αποστολής «να επιδιώξει το σχεδόν αδύνατο με κομψές, κλασικές λύσεις για βέλτιστη κρυογονική απόδοση – από την αρχική ιδέα μέχρι την καρποφορία».

Αν αυτό είναι το παρασκήνιο, τι γίνεται με τα συγκεκριμένα; Κεντρικό σημείο στο επιχειρηματικό μοντέλο Danaher Cryo είναι η συνεργασία και η κρυογονική καινοτομία – η συνεργασία με βασικούς προμηθευτές τεχνολογίας και με τελικούς χρήστες. «Αυτό για το οποίο είμαι υπερήφανος – και αυτό για το οποίο προσπαθούμε εδώ – είναι να είμαστε πολύ περισσότερα από έναν πωλητή εξοπλισμού συναλλαγών», εξηγεί ο Charlie Danaher, πρόεδρος και ιδρυτής της Danaher Cryo. Με απλά λόγια: ο στόχος για τον Danaher και τους συναδέλφους του είναι η συλλογική ανάπτυξη προϊόντων, «να καταλάβουν τι χρειάζονται οι πελάτες σε κοκκώδες επίπεδο και στη συνέχεια να βρουν τη βέλτιστη ψυχρή λύση όσον αφορά το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την ανάπτυξη κρυοστάτη».

Συνεργαστείτε, καινοτομήστε, επιταχύνετε

Σε επίπεδο επικεφαλίδας, η εξελισσόμενη πελατειακή βάση της Danaher Cryo χωρίζεται σε τρεις βασικούς τομείς: ερευνητικές ομάδες με έδρα τα πανεπιστήμια. Εθνικά Εργαστήρια των ΗΠΑ, συμπεριλαμβανομένων των κοντινών Εργαστήρια Boulder National Institute of Standards and Technology (NIST).; καθώς και εργολάβους αεροδιαστημικής και άμυνας στις ΗΠΑ και μακρύτερα.

«Έχουμε καθιερώσει τη φήμη ότι εργαζόμαστε χέρι-χέρι με τους πελάτες για να ανταποκριθούμε στις απαιτήσεις τους sub-Kelvin σε μια σειρά επιστημονικών και μηχανικών έργων», εξηγεί ο Danaher. Σκεφτείτε πρωτοποριακές περιπτώσεις χρήσης όπως ανιχνευτές μονοφωτονίου για ραδιοαστρονομία. Πειράματα δέσμης ακτίνων Χ και νετρονίων. και μελέτες μικροσκοπίας ανιχνευτών σάρωσης υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg" data-caption="Τσάρλι Ντάναχερ «Έχουμε καθιερώσει τη φήμη ότι εργαζόμαστε χέρι-χέρι με τους πελάτες για να ανταποκριθούμε στις υπο-Kelvin απαιτήσεις τους». (Ευγενική προσφορά: Danaher Cryo)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg”>

«Μεταξύ των αναπτυσσόμενων αγορών προτεραιότητάς μας είναι η αναδυόμενη αλυσίδα εφοδιασμού κβαντικής τεχνολογίας», προσθέτει ο Danaher, «όπου οι κρυογονικές θερμοκρασίες είναι απαραίτητες για την Ε&Α υλικών και την ανάπτυξη συσκευών σε εφαρμογές κβαντικής ανίχνευσης, κβαντικής δικτύωσης και κβαντικών υπολογιστών».

Ο Danaher, από την πλευρά του, δεν είναι ξένος στη συνεργατική καινοτομία. Πριν από την κυκλοφορία του Danaher Cryo τον Απρίλιο του 2022, πέρασε 25 χρόνια σε ανώτερους ρόλους ανάπτυξης προϊόντων και μηχανικής στις Cryogenic Technical Services (CTS) και High Precision Devices (HPD) – στην πορεία συνεργαζόταν στενά με μια σειρά από κορυφαίους πελάτες όπως Boeing, Γενική Ατομική, Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Livermore, Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, NASA και NIST.

Αυτή η ίδια εξωστρεφής νοοτροπία ενημερώνει την εμπορική προσέγγιση της Danaher Cryo, ιδίως όσον αφορά τις τεχνολογικές συνεργασίες. Κύριος μεταξύ αυτών είναι η σύνδεση της εταιρείας με Chase Research Cryogenics (CRC), ένας εξειδικευμένος κατασκευαστής ψυκτών προσρόφησης στο Ηνωμένο Βασίλειο ικανοί να παράγουν θερμοκρασίες υπό-Kelvin (ακόμη και κάτω από <0.1 K). «Η στρατηγική συνεργασία με την CRC έχει τεθεί σε ισχύ εδώ και 18 μήνες», λέει ο Danaher, «με τους ψύκτες Chase να λειτουργούν ως βασικό δομικό στοιχείο στα πλήρως ενσωματωμένα συστήματα κρυοστάτη υπο-Kelvin».

Ένας άλλος συνεργάτης υψηλού προφίλ είναι Leiden Cryogenics, με τη Danaher Cryo να διαχειρίζεται τις πωλήσεις ψυγείων αραίωσης για τον ολλανδικό κατασκευαστή εξοπλισμού σε ολόκληρη τη Βόρεια Αμερική. «Δεν επεξεργαζόμαστε απλώς τις παραγγελίες αγοράς», λέει ο Danaher. «Διευκολύνουμε την εγκατάσταση, τη θέση σε λειτουργία και την αποδοχή των προϊόντων Leiden, καθώς και τη συνεχή υποστήριξη σέρβις και συντήρησης».

Πιο κοντά στο σπίτι, υπάρχει μια συνεχής τεχνολογική συνεργασία με το NIST και το University of Colorado Boulder (CU Boulder), με τη Danaher Cryo να έχει τοποθετηθεί ως αποκλειστικός συνεργάτης εμπορευματοποίησης του λεγόμενου κρυοψύκτη παλμικού σωλήνα τεχνολογίας προσαρμογής ψύξης (ACT). Ενώ τα ψυγεία παλμικού σωλήνα τρέχουσας γενιάς είναι ειδικά σχεδιασμένα για λειτουργία σε σταθερή κατάσταση, με βάση τη θερμοκρασία, ο σχεδιασμός ACT παρέχει δυναμική ρύθμιση της απόδοσης ψύξης – λειτουργικότητα που είναι ιδιαίτερα επιδραστική κατά τη φάση της λειτουργίας ψύξης.

Δουλεύοντας μέσω μιας Συμφωνίας Συνεταιριστικής Έρευνας και Ανάπτυξης (CRADA), η Danaher Cryo έχει τώρα την αποκλειστική επιλογή να αδειοδοτήσει την τεχνολογική καινοτομία ACT (πρόσφατα κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από την CU Boulder). «Τα μεγάλα κρυογονικά συστήματα μπορεί να έχουν χρόνους ψύξης που κυμαίνονται από μερικές ημέρες έως περισσότερο από ένα μήνα», λέει ο Danaher. "Ο σχεδιασμός παλμικού σωλήνα ACT μπορεί να μειώσει αυτούς τους χρόνους περισσότερο από 50% - μια συναρπαστική πρόταση όσον αφορά την αποτελεσματικότητα της ροής εργασίας και την παραγωγικότητα Ε&Α." 

Ψυχρές τεχνολογίες, ψυχρή επιστήμη

Ενώ το κρυογονικό σύστημα ACT ετοιμάζεται για πλήρη εμπορική κυκλοφορία το δεύτερο εξάμηνο του 2025, η Danaher Cryo προσφέρει ήδη ένα ολοκληρωμένο χαρτοφυλάκιο συστημάτων κρυοστατικής συνεχούς ψύξης και μίας λήψης – ένα χαρτοφυλάκιο προϊόντων που θα παρουσιαστεί στο Συνάντηση Μαρτίου της American Physical Society (APS). στη Μινεάπολη, MN, την επόμενη εβδομάδα.

Τα συστήματα συνεχούς ψύξης διατηρούν τη θερμοκρασία βάσης τους επ' αόριστον και περιλαμβάνουν το Pony (με δυνατότητα ψύξης κάτω από 825 mK), το Bronco (<300 mK) και το φορτιστή (πλήρως ενσωματωμένο με το μίνι ψυγείο αραίωσης της CRC για ψύξη κάτω από 100 mK) . Τα συστήματα κρυοστάτη one-shot, από την άλλη πλευρά, παρέχουν ψύξη περιορισμένης διάρκειας έως και 30 ώρες και περιλαμβάνουν το Colt (850 mK θερμοκρασία βάσης), το Palomino (300 mK) και το Mustang (200 mK).

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains-physics-world-2.jpg" data-caption="Παίξτε στα δυνατά σας Η νέα ανάρτηση και το στάδιο δειγματοληψίας Kevlar της Danaher Cryo μπορούν να συμπεριληφθούν σε οποιοδήποτε από τα συστήματα κρυοστάτη συνεχούς ψύξης ή μίας βολής της εταιρείας. (Ευγενική προσφορά: Danaher Cryo)” title=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- open-up-productivity-gains-physics-world-2.jpg”>

Είναι σημαντικό ότι η ομάδα Danaher Cryo ολοκλήρωσε την πρώτη της εγκατάσταση πελάτη νωρίτερα αυτό το μήνα, με τον κρυοστάτη Pony να εγκατασταθεί και να γίνει αποδεκτός στο Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ Εθνικό Εργαστήριο Argonne στα περίχωρα του Σικάγο. «Το Pony συνδυάζει συνεχή ψύξη υπό Κέλβιν με ευκολία πρόσβασης στην ψυχρή περιοχή και υπό δοκιμή δείγματος», εξηγεί ο Danaher.

Οι επιστήμονες του Argonne θα χρησιμοποιήσουν τον κρυοστάτη για να δοκιμάσουν και να χαρακτηρίσουν ανιχνευτές σωματιδίων υπεραγώγιμου νανοσύρματος για εφαρμογές στην πυρηνική φυσική. «Λόγω του μεγάλου πειραματικού χώρου του Pony, το σύστημα θα χρησιμοποιηθεί στη δοκιμή πλήρων πλακιδίων πριν από την κοπή σε κύβους», σημειώνει ο Danaher. "Στη συνέχεια, οι γκοφρέτες θα τεμαχιστούν σε κύβους και οι επιλεγμένες μάρκες θα αναπτυχθούν για πειράματα γραμμής δέσμης."

Ο Danaher, από την πλευρά του, είναι επίσης πρόθυμος να τονίσει τα πλεονεκτήματα του συστήματος φορτιστή – κυρίως, τη συνεχή ψύξη 100 mK «χωρίς ενοχλήσεις» που συνήθως συνδέονται με τα ψυγεία αραίωσης. «Εκμεταλλευόμαστε το υποσύστημα Continuous Miniature Dilutor (CMD) του CRC», εξηγεί. Το CMD είναι ένα μικρό, αυτόνομο ψυγείο που απαιτεί μόνο μερικά λίτρα αερίου ηλίου. Δεν υπάρχει ανάγκη για εξωτερικό χειρισμό αερίου, ο οποίος, με τη σειρά του, εξαλείφει την απαιτούμενη υπηρεσία για τις αντλίες και μειώνει τις πιθανότητες δαπανηρής απώλειας αερίου.

«Κατ' επέκταση», προσθέτει ο Danaher, «ο κρυοστάτης φορτιστή απαιτεί λιγότερο από 1 m² του χώρου του εργαστηρίου –χωρίς να υπολογίζουμε το συμπαγές σύστημα ελέγχου– ενώ συνήθως τα περισσότερα ψυγεία αραίωσης θα κατανάλωναν περισσότερο από το διπλάσιο αυτού».

Εν τω μεταξύ, η συνεχής καινοτομία προϊόντων παραμένει η προτεραιότητα για τον Danaher και τον επικεφαλής σχεδιαστή κρυοστάτη του Bryan Schiffner. Έχοντας αυτό κατά νου, μια νέα ανάρτηση Kevlar που μπορεί να συμπεριληφθεί σε οποιονδήποτε από τους κρυοστάτες της εταιρείας θα παρουσιαστεί επίσης στο APS March Meeting. Με απλά λόγια, η ανάρτηση Kevlar είναι ενσωματωμένη στον κρυοστάτη για να δώσει στους επιστήμονες μια πλατφόρμα για να εγκαταστήσουν το δείγμα ή τη συναρμολόγησή τους υπό δοκιμή σε χαμηλή θερμοκρασία χωρίς να κινδυνεύουν να βλάψουν το ψυγείο προσρόφησης CRC.

«Η ανάρτηση Kevlar υποστηρίζει ένα στάδιο δείγματος που παρέχει άμεση εγγύτητα στο ψυγείο», καταλήγει ο Danaher. «Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να διασφαλίσουμε ότι ο κρυοστάτης είναι επιστημονικά χρήσιμος χάρη σε ένα στιβαρό, ανθεκτικό και ευρύχωρο στάδιο δειγματοληψίας».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/