Ülimadala vibratsiooniga jõudlus ja töö paindlikkus on ICEoxfordi uusima suletud tsükliga krüostaadi omadused
Kui elavhõbeda tase jõudis Ühendkuningriigis suve jooksul rekordiliselt kõrgele tasemele, siis arendusinsenerid kl ICEoxford punkerdati teadus- ja arendustegevuse laboratooriumi jahedasse, andes viimistluse õitsengu ettevõtte uusimale pakkumisele ülimadala temperatuuri režiimide jaoks. Kõnealune toode, KUIVJÄÄDÜAD, on suletud tsükliga krüostaadisüsteem, mis suudab jahutada baastemperatuurini 1.7 K, pakkudes samal ajal tipptasemel vibratsiooniisolatsiooni ja paindlikke optilise juurdepääsu võimalusi prooviruumile.
Konteksti jaoks on ICEoxfordi põhipädevuseks tipptasemel krüogeensete süsteemide kavandamine ja arendamine, et toetada eksperimentaalseid uuringuid erinevates füüsikateaduste rakendustes – alates kvantarvutusest ja kvantoptikast kuni kõrgtemperatuurse ülijuhtivuse ja skaneeriva sondi mikroskoopiani (SPM). Ettevõtte eristab aga lakkamatu keskendumine klienditeenindusele ja koostööle suunatud innovatsioonile, väidab Paul Kelly, ICEoxfordi tehniline juht. "Teisel viisil," lisab ta, "teeme otse teadlastega koostööd, et mõista nende nõudeid üksikasjalikult, andes neile kindlustunde, et suudame pakkuda optimaalset süsteemi võrreldes nende eelarve ja tehniliste kirjeldustega."
Esikohale seada stabiilsus ja paindlikkus
See tootearenduse koostöömudel toetab DRY ICE DYADi tehnilisi spetsifikatsioone – eriti kui tegemist on ülimadala vibratsiooniga (<10 nm). Edu võti seisneb selles, et prooviühikut hoitakse eraldi optilisel laual, nii et see on isoleeritud külmast peast ja krüostaadi põhikorpusest (ja ühendatud ainult pehme termilise lüliga, et veelgi vähendada vibratsiooni). "Meie disainilahenduse eesmärk on eraldada krüostaat täielikult proovikeskkonnast, " selgitab Kelly. "Krüostaat asub labori põrandal ja prooviruum asub külgneval optilisel laual."
Tegelikult on stabiilsus DRY ICE DYADi üks kõikehõlmavaid disainiteemasid. "Kuigi meie teadusklientidel on kõigil ainulaadsed nõuded," märgib Kelly, otsivad nad lõpuks stabiilsust kolme peamise koordinaadi järgi. Mõelge vaakumi stabiilsusele – puhas ja usaldusväärne vaakum. Mõelge temperatuuri stabiilsusele – väga madalast baastemperatuurist kuni 300 K. Mõelge mehaanilisele stabiilsusele, sest kvantuuringutes võivad isegi väikseimad vibratsioonid põhjustada kvantefektide ebaõnnestumise.
Toimimispaindlikkus on veel üks disainilahendus, mis on DRY ICE DYADi ees ja keskel. Näide: lõppkasutaja saab paari tunni jooksul vahetada prooviruumi keskkonda pealtlaetava vahetusgaasi mooduli ja vaakummooduli vahel – selline korraldus tagab mitmekülgse krüogeense jahutuse, mis sobib sageli vastuoluliste uuringutega. prioriteedid hõivatud laborites.
Spetsiifilisuse poolest on pealtlaetav gaasivahetusmoodul patenteeritud disain, mis võimaldab proovi vahetada ilma krüostaadi põhikorpust soojendamata, võimaldades seega 2-tunnist proovi jahtumisaega. Näidiste manipuleerimine ja pööramine on võimalik ka kuni kuuel teljel koos suure numbrilise avaga optilise juurdepääsu ja kuni 9 T magnetväljadega.
Vahepeal sisaldab vaakumis proovi moodul 150 mm läbimõõduga külmplaati, millele proov kinnitatakse (otse termilise ühendusega krüostaadiga). Prooviruumi pääseb välimist vaakumplaati ja kiirguskaitset tõstes, samal ajal kui pealtlaetav proovimoodul (sondil põhinev seade) võimaldab proovi vahetamist ilma kogu süsteemi kuumutamata. Madala temperatuuriga nanopositsioneerijate ja kuni kolme objektiivi integreerimine hõlbustab proovide liikumist ja manipuleerimist.
"Krüostaat on tõesti seadistatud kahe erineva katsetüübi jaoks - gaasivahetusgaasi ja vaakumi all," märgib Kelly. "Vahetusgaas võimaldab kiiret pööret ja esialgseid prooviuuringuid, mis on enamasti pikemaajaliste katsete [päevi või isegi nädalaid] eelkäijad vaakumis."
Mõeldud magnetism
Kui jätta kõrvale jahutamine, on ülijuhtivad magnetid DRY ICE DYAD süsteemi lahutamatu osa, ICEoxford pakub laia valikut solenoid-, jagatud paari- ja vektor-pöörlevaid magneteid kuni 9 T väljatugevusega. Kuigi magnetiliste omaduste uurimine ülimadalatel temperatuuridel on iseenesestmõistetav, soovivad paljud teadlased ka oma materjalidega samaaegselt optilisi uuringuid läbi viia – see pole nii lihtne, kui proov on paigutatud solenoidmagneti suuresse mähisesse.
Üks võimalus on näiteks laadida proov jagatud paariga magneti avasse, et võimaldada laserspektroskoopia katseid ülekande- või peegeldusrežiimis. Kahe- või kolmesuunaliste vektorpööratavate magnetite kasutamine annab täiendava paindlikkuse, kusjuures viimased on võimelised genereerima magnetvälja kolmes diskreetses suunas. Nii on võimalik hoida proovi paigal, samal ajal kui selle ümber varieerub magnetväli – see on võtmeomadus kristallvõre konkreetse tasandi uurimisel või kui proovi pöörlemisel tekkiv soojus on väikesemahulise häire allikaks. elektrijuhtivuse mõõtmised.
Veel üks DRY ICE DYADi märkimisväärne omadus on rõhk automatiseerimisel ning temperatuuri juhtimiseks ja jälgimiseks kasutatakse LabVIEW-põhist tarkvara. "See on välja töötatud kliente silmas pidades," lõpetab Kelly, "et lühendada süsteemi seadistamist ja tööaega, suurendades samal ajal labori tootlikkust." Veelgi enam, tarkvarale on võimalik lisada selliseid funktsioone nagu ülijuhtiva magneti integreeritud juhtimine, samuti ülemise koormuse ja sondi jahutamise automatiseerimine.
Spetsiifilised kohandused hõlmavad optilise süsteemi ümber kuni kuue lisapordi võimalust, et võimaldada lõppkasutajatel integreerida alalisvoolu juhtmeid, koaksiaalkaableid või optilisi kiude vastavalt vajadusele. Kasutajad saavad taotleda ka kuni viit erineva läbimõõduga optilist akent erinevatest materjalidest.
„DRY ICE DYAD’i puhul jätkub tooteuuendus,” järeldab Kelly. "Arenduse tegevuskavas on meie baastemperatuurid juba 1.6 K ja 1.5 K."
