ثبات، انعطاف‌پذیری، بهره‌وری: ارائه نوآوری کاربر محور در برودت

در حالی که جیوه در تابستان در بریتانیا به بالاترین حد خود می‌رسید، مهندسان توسعه در این زمینه بودند ICEoxford در فضای خنک آزمایشگاه تحقیق و توسعه ذخیره شدند، و شکوفایی نهایی را به آخرین پیشنهاد شرکت برای رژیم‌های بسیار کم دما تبدیل کردند. محصول مورد نظر، یخ خشک DYADیک سیستم کرایوستات چرخه بسته است که قادر است تا دمای پایه 1.7 کلوین را خنک کند و در عین حال عایق ارتعاشی پیشرفته و گزینه های دسترسی نوری انعطاف پذیر به فضای نمونه را فراهم کند.

برای زمینه، شایستگی اصلی ICEoxford طراحی و توسعه سیستم‌های برودتی پیشرفته برای پشتیبانی از مطالعات تجربی در سراسر کاربردهای مختلف در علوم فیزیکی است - از محاسبات کوانتومی و اپتیک کوانتومی تا ابررسانایی با دمای بالا و میکروسکوپ کاوشگر روبشی (SPM). پل کلی، مدیر فنی ICEoxford ادعا می کند که آنچه این شرکت را متمایز می کند، تمرکز بی وقفه بر خدمات مشتری و نوآوری مشترک است. او می‌افزاید: «به عبارت دیگر، ما مستقیماً با دانشمندان کار می‌کنیم تا نیازهای آن‌ها را در سطح ریز درک کنیم و به آن‌ها اطمینان دهیم که می‌توانیم سیستم بهینه را در مقابل بودجه و مشخصات فنی ارائه کنیم.»

اولویت دادن به ثبات و انعطاف پذیری

این مدل مشترک توسعه محصول زیربنای مشخصات فنی DRY ICE DYAD است - به ویژه در مورد عملکرد ارتعاش بسیار کم (در کمتر از 10 نانومتر). کلید موفقیت در اینجا این است که واحد نمونه به طور جداگانه روی یک میز نوری نگه داشته شود، به طوری که از سر سرد و بدنه اصلی کرایوستات جدا شده باشد (و فقط با یک پیوند حرارتی نرم برای کاهش بیشتر ارتعاش متصل شود). کلی توضیح می دهد: «رویکرد طراحی ما جدا کردن کرایوستات به طور کامل از محیط نمونه است. کرایوستات روی کف آزمایشگاه قرار دارد و فضای نمونه روی میز نوری مجاور قرار دارد.

در واقع، پایداری یکی از موضوعات طراحی فراگیر DRY ICE DYAD را فراهم می کند. کلی خاطرنشان می کند: «در حالی که مشتریان علمی ما همگی الزامات منحصر به فردی دارند، همه آنها در نهایت به دنبال ثبات در سه مختصات اصلی هستند. به پایداری خلاء فکر کنید - یک خلاء تمیز و قابل اعتماد. به پایداری دما فکر کنید – از دمای پایه بسیار پایین تا 300 کلوین.

انعطاف پذیری عملیاتی یکی دیگر از ملاحظات طراحی است که در جلو و مرکز در DRY ICE DYAD قرار دارد. یک مورد: کاربر نهایی می‌تواند محیط فضای نمونه را بین یک ماژول تبادل گاز با بارگذاری بالا و یک ماژول خلاء در عرض چند ساعت تغییر دهد - ترتیبی که خنک‌سازی برودتی همه‌کاره را برای همسویی با تحقیقات اغلب متناقض تضمین می‌کند. اولویت ها در آزمایشگاه های شلوغ

از نظر مشخصات، ماژول تبادل گاز با بارگذاری بالا یک طرح ثبت اختراع است که اجازه می دهد نمونه بدون گرم کردن بدنه اصلی کرایوستات تغییر کند و در نتیجه زمان خنک شدن نمونه را 2 ساعت ممکن می کند. دستکاری و چرخش نمونه در حداکثر شش محور به همراه دسترسی نوری با دیافراگم عددی بالا و میدان های مغناطیسی تا 9 T نیز امکان پذیر است.

در همین حال، ماژول نمونه در خلاء شامل یک صفحه سرد با قطر 150 میلی متر است که نمونه بر روی آن نصب شده است (با اتصال حرارتی مستقیم به کرایوستات). فضای نمونه با بلند کردن صفحه خلاء بیرونی و محافظ تشعشع قابل دسترسی است، در حالی که ماژول نمونه با بارگذاری بالا (یک واحد مبتنی بر پروب) تغییرات نمونه را بدون گرم کردن کل سیستم امکان پذیر می کند. ادغام نانوموزیشن‌های دمای پایین و حداکثر سه هدف، حرکت و دستکاری نمونه را تسهیل می‌کند.

کلی می‌گوید: «کرایوستات واقعاً برای انجام دو نوع آزمایش مختلف - تحت گاز مبادله‌ای و تحت خلاء» تنظیم شده است. گاز تبادلی امکان چرخش سریع و مطالعات نمونه اولیه را فراهم می‌کند که اغلب پیش‌آزمون آزمایش‌های طولانی‌تر [روزها یا حتی هفته‌ها] در خلاء هستند.

مغناطیس ساخته شده به اندازه

به غیر از سرد شدن، آهنرباهای ابررسانا بخشی جدایی ناپذیر از سیستم DRY ICE DYAD هستند، با ICEoxford طیفی از آهنرباهای برقی، جفت تقسیم شده و چرخش بردار تا قدرت میدان 9 T را ارائه می دهد. در حالی که مطالعات خواص مغناطیسی در دماهای بسیار پایین امری مسلم است، بسیاری از دانشمندان همچنین می خواهند تحقیقات نوری همزمان مواد خود را انجام دهند - اگر نمونه در سیم پیچ بزرگ یک آهنربای برقی قرار گیرد چندان آسان نیست.

برای مثال، یک گزینه، بارگذاری نمونه در حفره یک آهنربای جفت تقسیم شده است تا آزمایش های طیف سنجی لیزری در حالت انتقال یا بازتاب امکان پذیر باشد. استفاده از آهنرباهای چرخشی بردار دو یا سه طرفه انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می کند که دومی قادر به ایجاد میدان مغناطیسی در سه جهت مجزا است. به این ترتیب، می توان نمونه را ثابت نگه داشت در حالی که میدان مغناطیسی در اطراف آن متغیر است - یک ویژگی کلیدی هنگام مطالعه یک صفحه خاص در یک شبکه کریستالی یا اگر گرمای تولید شده توسط چرخش نمونه منبع تداخل برای مقیاس کوچک باشد. اندازه گیری هدایت الکتریکی

یکی دیگر از ویژگی های قابل توجه DRY ICE DYAD تاکید بر اتوماسیون است که از نرم افزار مبتنی بر LabVIEW برای کنترل و نظارت بر دما استفاده می شود. کلی نتیجه می گیرد: "این با در نظر گرفتن مشتری ایجاد شده است، تا زمان راه اندازی و چرخش سیستم را کاهش دهد و در عین حال بهره وری آزمایشگاه را افزایش دهد." علاوه بر این، امکان افزودن ویژگی‌هایی به نرم‌افزار مانند کنترل یکپارچه برای آهنربای ابررسانا و همچنین خودکار کردن بار بالا و خنک‌کردن پروب وجود دارد.

سفارشی‌سازی‌های خاص شامل گزینه‌ای برای حداکثر شش پورت اضافی در اطراف سیستم نوری است تا کاربران نهایی بتوانند سیم‌کشی DC، کابل‌های هم محور یا فیبرهای نوری را بر اساس نیاز یکپارچه کنند. کاربران همچنین می توانند حداکثر پنج پنجره نوری با قطرهای متفاوت در طیف وسیعی از مواد درخواست کنند.

کلی نتیجه می گیرد: "نوآوری محصول با DRY ICE DYAD ادامه دارد." ما در حال حاضر دمای پایه 1.6 K و 1.5 K را در نقشه راه توسعه در نظر داریم.