Uusi kumppanuus ANCORPin ja LOS Vacuum Productsin välillä antaa tutkijoille ja insinööreille mahdollisuuden optimoida prosessiensa tyhjiöolosuhteet hyödyntämällä alumiinin ja titaanin ominaisuuksia
Kun tiede ja teknologia rikkovat jatkuvasti uusia rajoja, puhtaammille ja paremmin hallittaville tyhjiöympäristöille, jotka voidaan räätälöidä kunkin sovelluksen tarpeisiin, on kasvava kysyntä. Olipa kyseessä tarkkoja kokeita kvanttifysiikan alalla tai tietokonesirujen massavalmistusta varten, tutkijat ja insinöörit etsivät korkean suorituskyvyn laitteita, jotka voivat saavuttaa ultrakorkean tyhjiön (UHV) tai äärimmäisen korkean tyhjiön (XHV) työskennellen samalla niiden sovellusrajoitusten puitteissa. .
Vaikka ruostumattomasta teräksestä valmistetut tyhjiöjärjestelmät ovat edelleen suosituin tekniikka useimmissa prosesseissa, erikoissovellukset, jotka vaativat UHV- tai XHV-olosuhteita, voivat hyötyä vaihtoehtoisten materiaalien, kuten alumiinin ja titaanin, tarjoamista ominaisuuksista. Esimerkiksi hiukkaskiihdyttimiä käyttävissä tutkimuskeskuksissa alumiinista on tullut suosittu beamline-järjestelmissä, koska se hajottaa säteilyä tehokkaammin kuin ruostumaton teräs. Se säilyttää myös vähemmän jäännösmagnetismia minimoiden mahdollisen vaikutuksen voimakkaisiin magneettikenttiin, joita käytetään säteen ohjaamiseen.
"Yhä useammat tutkijat ja insinöörit näkevät alumiinin ja titaanin käytön edut UHV- tai XHV-prosesseissaan", kommentoi Tom Bogdan, liiketoiminnan kehittämisestä vastaava varajohtaja ANCORP, yhdysvaltalainen tyhjiökammioiden, venttiilien ja komponenttien valmistaja. "Laajamat tieteelliset laitokset ja T&K-yhteisö tarjoavat rikkaat ympäristöt näille edistyneille teknologioille, ja myös kaupallinen sektori alkaa käyttää alumiinia parantaakseen prosessiolosuhteita korkean tarkkuuden valmistuksessa."
ANCORP suunnittelee ja valmistaa omia tyhjiölaitteita ja on myös perustanut oman laitoksen räätälöityjen kammioiden rakentamiseen ruostumattomasta teräksestä. Nyt yritys on solminut kumppanuussuhteen LOS-tyhjiötuotteet, joka on erikoistunut tyhjiölaitteistojen valmistukseen alumiinista ja titaanista, jotta asiakkaat voivat hyödyntää näitä korkean suorituskyvyn materiaaleja UHV- ja XHV-prosesseissaan. "Tämä on loistava kumppanuus kahden yrityksen välillä, jotka ovat keskittyneet toimittamaan tehokkaita tyhjiöratkaisuja asiakkailleen", Bogdan kommentoi. "LOS Vacuum hyötyy kyvystämme luoda yhteyksiä globaaleihin markkinoihin, kun taas hyödymme heidän ainutlaatuisen teknologiansa lisäämisestä tuotevalikoimaamme."
LOS Vacuum Products perustettiin vuonna 2013 suunnittelemaan ja rakentamaan räätälöityjä tyhjiökammioita UHV- ja XHV-sovelluksiin. "Alumiini ja titaani ovat yhä suositumpia täyttääkseen puhtaamman ja tarkemman teknologian kehittämisen kasvavat vaatimukset", sanoo Eric Jones, yrityksen perustaja ja omistaja. Alkuperäinen kysyntä tuli enimmäkseen tutkimusyhteisöltä, mutta Jones raportoi puolijohdesektorille suunnattujen laitevalmistajien kasvavan kiinnostuksen sekä lääketieteellisten järjestelmien ja aurinkokennojen tuotannon kehittyvillä markkinoilla. "Kun nämä tekniikat kasvavat, tyhjiöympäristöstä tulee erittäin tärkeä", hän sanoo.
Yksi alumiinin tärkeimmistä eduista on, että se on nopeampi ja helpompi työstää kuin ruostumaton teräs ja tarjoaa siten enemmän joustavuutta räätälöityjen ominaisuuksien sisällyttämiseen suunnitteluun. Sen ylivoimainen lämmönjohtavuus mahdollistaa myös alumiinikammion lämpenemisen nopeammin ja tasaisemmin, mikä nopeuttaa UHV- tai XHV-olosuhteiden saavuttamiseen tarvittavaa paistoprosessia. "Ruostumattoman teräksen on oltava paljon kuumempaa, jotta kaasumolekyylit ja epäpuhtaudet imeytyvät tyhjiökammion pinnalta, ja tämä vaatii enemmän energiaa pidemmällä aikavälillä", Jones selittää. "Alumiini vähentää sekä omistuskustannuksia että ympäristövaikutuksia, mikä yhdessä sen parannetun valmistettavuuden kanssa tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon puolijohdealalle."
Samaan aikaan titaanista valmistetut tyhjiökammiot tarjoavat paremman vaihtoehdon kvanttifysiikan kokeisiin, koska niiden ylimääräinen lujuus ja paino antavat enemmän vakautta prosesseille, jotka hyötyvät harmonisten syntymisestä, ja niitä suositaan myös sovelluksissa, joissa on välttämätöntä poistaa kaikki magneettiset signaaleja. Titaani toimii myös sitojana imemään vetyä – yleistä epäpuhtautta käytettäessä ruostumatonta terästä UHV- tai XHV-ympäristöissä – mikä mahdollistaa titaani-tyhjiöjärjestelmien tukemisen XHV-olosuhteissa noin 10:een asti.-13 Torr.
Käytitpä sitten alumiinia tai titaania, parhaat prosessiolosuhteet saavutetaan käyttämällä samaa metallia kalusteissa ja liittimissä, joita käytetään liitäntään tyhjiöjärjestelmän kanssa. Tämä sisältää myös tiivistyslaipat, joita käytetään laajalti varmistamaan tiivis tiivistys UHV- ja XHV-ympäristöissä ja jotka toimivat puristamalla kaksi veitsen reunoilla koneistettua kovaa metallipintaa pehmeämpään metallitiivisteeseen. Tämä saa pehmeämmän metallin virtaamaan ja täyttämään kaikki mikroskooppiset epätasaisuudet kovametallipinnoilla luoden tiivisteen, joka kestää äärimmäisiä lämpötiloja ja paineita aina XHV-järjestelmään asti.
ANCORP valmistaa jo valmiiksi täysin ruostumattomasta teräksestä valmistettuja konflat-laippoja, kun taas LOS Vacuum valmistaa kokonaan titaanisia versioita sekä useita malleja, joissa alumiinirunko yhdistyy ruostumattomasta teräksestä tai titaanista valmistettuihin pintoihin. "LOS Vacuumin valmistamien erikoiskomponenttien avulla voimme tarjota ainutlaatuisen ratkaisun asiakkaille, jotka ovat ottaneet alumiinin tai titaanin tyhjiöjärjestelmiinsä", Bogdan kommentoi. "Olemme nähneet asiakkaita, jotka ovat turvautuneet käyttämään kaksinkertaisia O-renkaita koteloissaan, mutta metalli-metallitiiviste vähentää kaasun muodostumista ja parantaa prosessia."
Bimetallikomponentit valmistetaan käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan räjähdyssidokseksi, joka on solid-state-hitsausprosessi, joka tuottaa vahvan, vain muutaman mikronin paksuisen mekaanisen sidoksen. Räjähtävä panos pakottaa metallit yhteen erittäin korkeissa paineissa, jolloin molempien pintojen lähellä olevat atomikerrokset muuttuvat plasmaksi. Kun metallit törmäävät, plasmasuihku ajaa pintoja pitkin, mikä puhdistaa ne epäpuhtauksista, kun taas metallien nestemäinen käyttäytyminen luo aallonmuotoisen liitoksen, joka on riittävän vahva kestämään UHV- ja XHV-olosuhteet.
ANCORP toimittaa nyt vakiomalliston bimetallilaipat ja liittimet valmistaa LOS Vacuum, kun taas räjähdysliitosprosessi mahdollistaa myös räätälöityjen komponenttien valmistamisen mistä tahansa kahdesta erilaisesta metallista. Kahdessa vakiokokoonpanossa alumiinijalusta on yhdistetty eri laatuisista ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin pintoihin, kun taas toinen yhdistää titaanipintaisen laipan alumiinirunkoon. Tämän toisen version etuna on se, että se eliminoi kaikki jälkimagnetismi ja välttää taustasäteilyn aiheuttamat turvallisuusriskit, ja se voi olla jopa kustannustehokkaampi kuin ruostumattomalla teräksellä päällystetty laippa. "Raaka-aine voi olla kalliimpaa, mutta ruostumattomasta teräksestä valmistettu bimetallilaippa vaatii enemmän valmistusvaiheita", Jones kommentoi. "Titaanin liitosprosessi on vähemmän monimutkainen ja halvempi."
Jones ja hänen tiiminsä ovat myös pystyneet eliminoimaan yhden välikerrosmateriaaleista, joita yleensä tarvitaan siirtymään metallista toiseen. Niiden prosessi poistaa kuparin tarpeen, jota puolijohdevalmistajat ovat erityisen halukkaita välttämään. "Se on nyt osa vakiotuotelinjaa", Jones sanoo. "Se alentaa materiaali- ja valmistuskustannuksia ja vähentää vuodon mahdollisuutta laipan läpi."
Osana kumppanuutta ANCORP laajentaa myös olemassa olevia mukautettuja valmistusvalmiuksiaan suunnittelemaan ja toimittamaan mittatilaustyönä titaanista tai alumiinista valmistettuja tyhjiökammioita. Suunnittelun alkuvaiheessa yritys tekee tiivistä yhteistyötä asiakkaidensa kanssa ymmärtääkseen heidän erityisvaatimuksiaan ja suositellakseen parasta teknologiaa heidän sovelluksiinsa. "Jos asiakkaalla on erityisen epätavallinen tai vaativa prosessi, joka hyötyisi alumiinin tai titaanin käytöstä, otamme Ericin ja hänen tiiminsä mukaan tarjoamaan erityisasiantuntemusta", Bogdan sanoo. "Sen lisäksi, että räätälöimme suunnittelun sovelluksen mukaan, meidän on varmistettava, että LOS Vacuumin tiimi pystyy valmistamaan ratkaisun vaadittujen parametrien mukaan."
Bogdan uskoo, että näiden erikoisominaisuuksien lisääminen ANCORPin teknologiatarjontaan auttaa avaamaan uusia markkinoita T&K-sektorilla sekä puolijohteiden valmistuksessa. "Nämä vähäkaasuiset ratkaisut voivat tarjota todellista prosessietua joissakin sovelluksissa", hän sanoo. "Haluamme tuoda nämä vaihtoehdot entistä useamman kansainvälisen tiedeyhteisön ja kaupallisen sektorin asiakkaiden saataville."
Jonesille kumppanuus ANCORPin kanssa tarjoaa tavan paljastaa yrityksen erikoisvalmistustekniikat paljon suuremmalle asiakaskunnalle. "Olemme edelleen pieni yritys, joka on keskittynyt toimittamaan ainutlaatuisia ratkaisuja tiettyihin projekteihin, eikä meillä ole paljoakaan voimaa solmia uusia asiakkaita", hän kommentoi. "Kumppanuus ANCORPin kanssa antaa meille mahdollisuuden tuoda tuotevalikoimamme ja teknisen osaamisemme globaaleille markkinoille."
