Μια νέα συνεργασία μεταξύ της ANCORP και της LOS Vacuum Products θα επιτρέψει σε επιστήμονες και μηχανικούς να βελτιστοποιήσουν τις συνθήκες κενού για τις διεργασίες τους, αξιοποιώντας τις ιδιότητες του αλουμινίου και του τιτανίου
Καθώς η επιστήμη και η τεχνολογία συνεχίζουν να σπάνε νέα όρια, υπάρχει αυξανόμενη ζήτηση για καθαρότερα και πιο ελεγχόμενα περιβάλλοντα κενού που μπορούν να προσαρμοστούν στις ανάγκες κάθε εφαρμογής. Είτε για ακριβή πειράματα στην κβαντική φυσική είτε για τη μαζική κατασκευή τσιπ υπολογιστών, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί αναζητούν εξοπλισμό υψηλής απόδοσης που μπορεί να επιτύχει συνθήκες εξαιρετικά υψηλού κενού (UHV) ή ακραίου υψηλού κενού (XHV) ενώ παράλληλα εργάζεται εντός των περιορισμών της εφαρμογής τους .
Ενώ τα συστήματα κενού από ανοξείδωτο χάλυβα συνεχίζουν να είναι η τεχνολογία επιλογής για τις περισσότερες διεργασίες, εξειδικευμένες εφαρμογές που απαιτούν συνθήκες UHV ή XHV μπορούν να επωφεληθούν από τις ιδιότητες που προσφέρουν εναλλακτικά υλικά όπως το αλουμίνιο και το τιτάνιο. Σε ερευνητικά κέντρα με επιταχυντές σωματιδίων, για παράδειγμα, το αλουμίνιο έχει γίνει δημοφιλές για συστήματα δέσμης, επειδή διαχέει την ακτινοβολία πιο αποτελεσματικά από τον ανοξείδωτο χάλυβα. Διατηρεί επίσης λιγότερο υπολειπόμενο μαγνητισμό, ελαχιστοποιώντας κάθε πιθανή επίδραση στα ισχυρά μαγνητικά πεδία που χρησιμοποιούνται για την κατεύθυνση της δέσμης.
«Περισσότεροι επιστήμονες και μηχανικοί βλέπουν τα οφέλη από τη χρήση αλουμινίου και τιτανίου για τις διεργασίες UHV ή XHV τους», σχολιάζει ο Tom Bogdan, αντιπρόεδρος επιχειρηματικής ανάπτυξης στο ANCORP, κατασκευαστής θαλάμων κενού, βαλβίδων και εξαρτημάτων με έδρα τις ΗΠΑ. «Μεγάλης κλίμακας επιστημονικές εγκαταστάσεις και η κοινότητα Ε&Α προσφέρουν πλούσια περιβάλλοντα για αυτές τις προηγμένες τεχνολογίες, ενώ ο εμπορικός τομέας αρχίζει επίσης να χρησιμοποιεί αλουμίνιο για να βελτιώσει τις συνθήκες διεργασίας για παραγωγή υψηλής ακρίβειας».
Η ANCORP σχεδιάζει και κατασκευάζει τη δική της σειρά εξοπλισμού κενού και έχει επίσης δημιουργήσει μια ειδική εγκατάσταση για την κατασκευή προσαρμοσμένων θαλάμων από ανοξείδωτο χάλυβα. Τώρα η εταιρεία έχει δημιουργήσει μια συνεργασία με Προϊόντα κενού LOS, η οποία ειδικεύεται στην κατασκευή υλικού κενού από αλουμίνιο και τιτάνιο, για να επιτρέψει στους πελάτες της να εκμεταλλευτούν αυτά τα υλικά υψηλής απόδοσης στις διεργασίες UHV και XHV. «Πρόκειται για μια εξαιρετική συνεργασία μεταξύ δύο εταιρειών που επικεντρώνονται στην παροχή λύσεων κενού υψηλής απόδοσης για τους πελάτες τους», σχολιάζει ο Bogdan. «Η LOS Vacuum θα επωφεληθεί από την ικανότητά μας να κάνουμε συνδέσεις με την παγκόσμια αγορά, ενώ κερδίζουμε από την προσθήκη της μοναδικής τεχνολογίας τους στο χαρτοφυλάκιο προϊόντων μας».
Η LOS Vacuum Products ιδρύθηκε το 2013 για να σχεδιάσει και να κατασκευάσει ειδικούς θαλάμους κενού για εφαρμογές UHV και XHV. «Το αλουμίνιο και το τιτάνιο γίνονται όλο και πιο δημοφιλή για να ανταποκριθούν στις αυξανόμενες απαιτήσεις για καθαρότερη και ακριβέστερη ανάπτυξη τεχνολογίας», λέει ο Eric Jones, ιδρυτής και ιδιοκτήτης της εταιρείας. Ενώ η αρχική ζήτηση προήλθε κυρίως από την ερευνητική κοινότητα, ο Jones αναφέρει αυξανόμενο ενδιαφέρον από κατασκευαστές εξοπλισμού που στοχεύουν στον τομέα των ημιαγωγών, καθώς και στις αναδυόμενες αγορές για ιατρικά συστήματα και παραγωγή ηλιακών κυψελών. «Καθώς αυτές οι τεχνολογίες αναπτύσσονται, το περιβάλλον κενού γίνεται εξαιρετικά σημαντικό», λέει.
Ένα βασικό πλεονέκτημα του αλουμινίου είναι ότι είναι γρηγορότερο και ευκολότερο στην κατεργασία του από τον ανοξείδωτο χάλυβα, και έτσι προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία για την ενσωμάτωση ειδικών χαρακτηριστικών στο σχεδιασμό. Η ανώτερη θερμική του αγωγιμότητα επιτρέπει επίσης σε έναν θάλαμο αλουμινίου να θερμαίνεται πιο γρήγορα και ομοιόμορφα, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία ψησίματος που απαιτείται για την επίτευξη συνθηκών UHV ή XHV. «Ο ανοξείδωτος χάλυβας πρέπει να είναι πολύ πιο ζεστός για να εκροφήσει τα μόρια του αερίου και τους ρύπους από την επιφάνεια του θαλάμου κενού και αυτό απαιτεί περισσότερη ενέργεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα», εξηγεί ο Jones. «Το αλουμίνιο μειώνει τόσο το κόστος ιδιοκτησίας όσο και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, γεγονός που σε συνδυασμό με τη βελτιωμένη κατασκευαστική του ικανότητα το καθιστά ελκυστική επιλογή για τον τομέα των ημιαγωγών».
Εν τω μεταξύ, οι θάλαμοι κενού από τιτάνιο προσφέρουν μια καλύτερη επιλογή για πειράματα στην κβαντική φυσική, καθώς η πρόσθετη αντοχή και το βάρος τους παρέχουν μεγαλύτερη σταθερότητα για διαδικασίες που επωφελούνται από τη δημιουργία αρμονικών και επίσης ευνοούνται για εφαρμογές όπου είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί οποιαδήποτε μαγνητική σήματα. Το τιτάνιο δρα επίσης ως συλλέκτης για την απορρόφηση του υδρογόνου – ένας κοινός ρύπος κατά τη χρήση ανοξείδωτου χάλυβα σε περιβάλλοντα UHV ή XHV – που επιτρέπει στα συστήματα κενού τιτανίου να υποστηρίζουν συνθήκες XHV μέχρι περίπου 10-13 Τορ.
Είτε χρησιμοποιείται αλουμίνιο είτε τιτάνιο, οι καλύτερες συνθήκες διεργασίας επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας το ίδιο μέταλλο στα εξαρτήματα και τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση με το σύστημα κενού. Αυτό περιλαμβάνει τις συμπιεσμένες φλάντζες που χρησιμοποιούνται ευρέως για τη διασφάλιση στεγανής σφράγισης σε περιβάλλοντα UHV και XHV, οι οποίες λειτουργούν πιέζοντας δύο σκληρές μεταλλικές επιφάνειες που έχουν υποστεί μηχανική επεξεργασία με άκρες μαχαιριού σε ένα μαλακότερο μεταλλικό παρέμβυσμα. Αυτό αναγκάζει το μαλακότερο μέταλλο να ρέει και να γεμίζει τυχόν μικροσκοπικές ατέλειες στις επιφάνειες του σκληρού μετάλλου, δημιουργώντας ένα σφράγισμα που μπορεί να αντέξει σε ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις μέχρι το καθεστώς XHV.
Η ANCORP κατασκευάζει ήδη συγκολλημένες φλάντζες κατασκευασμένες εξ ολοκλήρου από ανοξείδωτο χάλυβα, ενώ η LOS Vacuum παράγει εκδόσεις από τιτάνιο, καθώς και πολλά μοντέλα που συνδυάζουν σώμα αλουμινίου με επιφάνειες από ανοξείδωτο χάλυβα ή τιτάνιο. «Τα εξειδικευμένα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από την LOS Vacuum μας επιτρέπουν να προσφέρουμε μια μοναδική λύση για πελάτες που έχουν υιοθετήσει αλουμίνιο ή τιτάνιο για τα συστήματα κενού τους», σχολιάζει ο Bogdan. «Έχουμε δει πελάτες που έχουν καταφύγει στη χρήση διπλών δακτυλίων Ο για τα περιβλήματά τους, αλλά μια σφράγιση από μέταλλο σε μέταλλο μειώνει την εξάτμιση αερίων και οδηγεί σε καλύτερη διαδικασία».
Τα διμεταλλικά εξαρτήματα κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται συγκόλληση έκρηξης, μια διαδικασία συγκόλλησης στερεάς κατάστασης που παράγει έναν ισχυρό μηχανικό δεσμό πάχους μόλις λίγων μικρών. Ένα εκρηκτικό φορτίο αναγκάζει τα μέταλλα μαζί σε εξαιρετικά υψηλές πιέσεις, με αποτέλεσμα τα ατομικά στρώματα που βρίσκονται κοντά στις δύο επιφάνειες να γίνουν πλάσμα. Καθώς τα μέταλλα συγκρούονται, ένας πίδακας πλάσματος προωθείται κατά μήκος των επιφανειών που τα καθαρίζει από τυχόν ακαθαρσίες, ενώ η ρευστή συμπεριφορά των μετάλλων δημιουργεί μια ένωση σε σχήμα κύματος που είναι αρκετά ισχυρή ώστε να αντέχει σε συνθήκες UHV και XHV.
Η ANCORP προμηθεύει τώρα μια τυπική σειρά διμεταλλικές φλάντζες και εξαρτήματα παράγεται από την LOS Vacuum, ενώ η διαδικασία συγκόλλησης με έκρηξη επιτρέπει επίσης την κατασκευή εξαρτημάτων κατά παραγγελία από οποιαδήποτε δύο ανόμοια μέταλλα. Δύο από τις τυπικές διαμορφώσεις συνδυάζουν μια βάση αλουμινίου με όψεις κατασκευασμένες από διαφορετικές ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα, ενώ μια άλλη ενώνει μια φλάντζα με όψη τιτανίου σε ένα σώμα αλουμινίου. Αυτή η δεύτερη έκδοση έχει το πλεονέκτημα ότι εξαλείφει κάθε ίχνος μαγνητισμού και αποφεύγει τους κινδύνους ασφαλείας που προκαλούνται από την ακτινοβολία του περιβάλλοντος, και μπορεί ακόμη και να είναι πιο οικονομική από μια φλάντζα με επένδυση από ανοξείδωτο χάλυβα. «Η πρώτη ύλη μπορεί να είναι πιο ακριβή, αλλά μια διμεταλλική φλάντζα κατασκευασμένη από ανοξείδωτο χάλυβα απαιτεί περισσότερα βήματα για να κατασκευαστεί», σχολιάζει ο Jones. «Για το τιτάνιο η διαδικασία συγκόλλησης είναι λιγότερο περίπλοκη και λιγότερο δαπανηρή».
Ο Jones και η ομάδα του μπόρεσαν επίσης να εξαλείψουν ένα από τα ενδιάμεσα υλικά που συνήθως χρειάζονται για τη μετάβαση από το ένα μέταλλο στο άλλο. Η διαδικασία τους αφαιρεί την ανάγκη για χαλκό, τον οποίο οι κατασκευαστές ημιαγωγών είναι ιδιαίτερα πρόθυμοι να αποφύγουν. «Αυτό είναι πλέον μέρος της τυπικής σειράς προϊόντων», λέει ο Jones. «Μειώνει το κόστος των υλικών και της κατασκευής και μειώνει την πιθανότητα διαρροής μέσω της φλάντζας».
Ως μέρος της συνεργασίας, η ANCORP θα επεκτείνει επίσης τις υπάρχουσες δυνατότητες προσαρμοσμένης κατασκευής της για να σχεδιάσει και να προμηθεύσει ειδικούς θαλάμους κενού από τιτάνιο ή αλουμίνιο. Κατά την αρχική φάση του σχεδιασμού, η εταιρεία συνεργάζεται στενά με τους πελάτες της για να κατανοήσει τις συγκεκριμένες απαιτήσεις τους και να προτείνει την καλύτερη τεχνολογία για την εφαρμογή τους. «Εάν ένας πελάτης έχει μια ιδιαίτερα ασυνήθιστη ή απαιτητική διαδικασία που θα επωφεληθεί από τη χρήση αλουμινίου ή τιτανίου, θα βάλουμε τον Eric και την ομάδα του να εμπλακεί για να παρέχει κάποια εξειδικευμένη τεχνογνωσία», λέει ο Bogdan. "Εκτός από την προσαρμογή του σχεδιασμού στην εφαρμογή, πρέπει να διασφαλίσουμε ότι η ομάδα του LOS Vacuum μπορεί να κατασκευάσει τη λύση σύμφωνα με τις απαιτούμενες παραμέτρους."
Ο Bogdan είναι πεπεισμένος ότι η προσθήκη αυτών των εξειδικευμένων δυνατοτήτων στην τεχνολογική προσφορά της ANCORP θα βοηθήσει στο άνοιγμα νέων αγορών στον τομέα της Ε&Α καθώς και στην κατασκευή ημιαγωγών. «Αυτές οι λύσεις χαμηλής εξαγωγής αερίων μπορούν να προσφέρουν πραγματικό πλεονέκτημα διαδικασίας σε ορισμένες εφαρμογές», λέει. «Θέλουμε να καταστήσουμε αυτές τις επιλογές διαθέσιμες σε περισσότερους πελάτες στη διεθνή επιστημονική κοινότητα, καθώς και στον εμπορικό τομέα».
Για τον Jones, εν τω μεταξύ, η συνεργασία με την ANCORP προσφέρει έναν τρόπο να εκτεθούν οι εξειδικευμένες τεχνικές κατασκευής της εταιρείας σε μια πολύ μεγαλύτερη πελατειακή βάση. «Είμαστε ακόμα μια μικρή εταιρεία που έχει επικεντρωθεί στην παροχή μοναδικών λύσεων για συγκεκριμένα έργα και δεν έχουμε πολλή δύναμη για να κάνουμε συνδέσεις με νέους πελάτες», σχολιάζει. «Η συνεργασία με την ANCORP θα μας επιτρέψει να φέρουμε τη γκάμα των προϊόντων και την τεχνική μας τεχνογνωσία στην παγκόσμια αγορά».
