स्थिरता, लचीलापन, उत्पादकता: क्रायोजेनिक्स में उपयोगकर्ता-केंद्रित नवाचार प्रदान करना

जबकि गर्मी में ब्रिटेन में पारा रिकॉर्ड ऊंचाई पर पहुंच रहा था, विकास इंजीनियरों ने आइस ऑक्सफ़ोर्ड अनुसंधान एवं विकास प्रयोगशाला के ठंडे स्थान में बंद कर दिए गए थे, जिससे अल्ट्रालो-तापमान व्यवस्थाओं के लिए कंपनी की नवीनतम पेशकश के लिए परिष्करण फलता-फूलता रहा। प्रश्न में उत्पाद, सूखी बर्फ दया, एक क्लोज-साइकिल क्रायोस्टेट सिस्टम है जो नमूना स्थान के लिए अत्याधुनिक कंपन अलगाव और लचीले ऑप्टिकल-एक्सेस विकल्प प्रदान करते हुए 1.7 K बेस तापमान को ठंडा करने में सक्षम है।

संदर्भ के लिए, ICEoxford की मुख्य योग्यता भौतिक विज्ञान के भीतर विविध अनुप्रयोगों में प्रयोगात्मक अध्ययनों का समर्थन करने के लिए उच्च अंत क्रायोजेनिक सिस्टम का डिजाइन और विकास है - क्वांटम कंप्यूटिंग और क्वांटम ऑप्टिक्स से उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी और स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोपी (एसपीएम) तक। ICEoxford के चीफ टेक्निकल ऑफिसर पॉल केली का दावा है कि जो चीज कंपनी को सबसे अलग बनाती है, वह है ग्राहक सेवा और सहयोगात्मक नवाचार पर लगातार ध्यान देना। "एक और तरीका रखो," वह कहते हैं, "हम वैज्ञानिकों के साथ सीधे उनकी आवश्यकताओं को एक बारीक स्तर पर समझने के लिए काम करते हैं, जिससे उन्हें विश्वास होता है कि हम उनके बजट और तकनीकी विशिष्टताओं की तुलना में इष्टतम प्रणाली प्रदान कर सकते हैं।"

स्थिरता और लचीलेपन को प्राथमिकता देना

उत्पाद विकास का वह सहयोगी मॉडल DRY ICE DYAD की तकनीकी विशिष्टताओं को रेखांकित करता है - कम से कम जब अल्ट्रालो-कंपन प्रदर्शन (<10 एनएम पर) की बात आती है। यहां सफलता की कुंजी एक ऑप्टिकल टेबल पर अलग से रखी जा रही नमूना इकाई है, जैसे कि यह ठंडे सिर और क्रायोस्टेट के मुख्य शरीर से अलग है (और कंपन को और कम करने के लिए केवल एक नरम थर्मल लिंक द्वारा जुड़ा हुआ है)। केली बताते हैं, "हमारा डिजाइन दृष्टिकोण क्रायोस्टेट को नमूना पर्यावरण से पूरी तरह से अलग करना है।" "क्रायोस्टैट आसन्न ऑप्टिकल टेबल पर स्थित नमूना स्थान के साथ, प्रयोगशाला तल पर बैठता है।"

वास्तव में, स्थिरता DRY ICE DYAD के अति-संग्रहित डिज़ाइन विषयों में से एक प्रदान करती है। "जबकि हमारे वैज्ञानिक ग्राहकों की सभी अद्वितीय आवश्यकताएं हैं," केली नोट करते हैं, "वे सभी अंततः तीन मुख्य निर्देशांक के साथ स्थिरता की तलाश कर रहे हैं। वैक्यूम स्थिरता के बारे में सोचें - एक स्वच्छ, विश्वसनीय वैक्यूम। तापमान स्थिरता के बारे में सोचें - बहुत कम आधार तापमान से लेकर 300 K तक। यांत्रिक स्थिरता के बारे में सोचें - क्योंकि क्वांटम अनुसंधान में सबसे छोटा कंपन भी क्वांटम प्रभाव को विफल कर सकता है।"

परिचालन लचीलापन एक और डिजाइन विचार है जो DRY ICE DYAD में सामने और केंद्र में है। बिंदु में एक मामला: अंतिम-उपयोगकर्ता कुछ घंटों के भीतर एक शीर्ष-लोडिंग एक्सचेंज-गैस मॉड्यूल और एक वैक्यूम मॉड्यूल के बीच नमूना-स्थान के वातावरण को स्विच कर सकता है - एक ऐसी व्यवस्था जो बहुमुखी क्रायोजेनिक कूलिंग को अक्सर-विरोधी अनुसंधान के साथ संरेखित करने के लिए सुनिश्चित करती है। व्यस्त प्रयोगशालाओं में प्राथमिकताएँ।

बारीकियों के संदर्भ में, टॉप-लोडिंग एक्सचेंज-गैस मॉड्यूल एक पेटेंट डिज़ाइन है जो क्रायोस्टैट के मुख्य शरीर को गर्म किए बिना नमूने को बदलने की अनुमति देता है, जिससे 2 घंटे का नमूना कूलडाउन समय सक्षम होता है। उच्च-संख्यात्मक-एपर्चर ऑप्टिकल एक्सेस और 9 टी तक चुंबकीय क्षेत्र के साथ-साथ छह अक्षों में नमूना हेरफेर और रोटेशन भी संभव है।

इस बीच, सैंपल-इन-वैक्यूम मॉड्यूल में एक 150 मिमी व्यास की ठंडी प्लेट शामिल होती है, जिस पर नमूना लगाया जाता है (क्रायोस्टैट के लिए एक सीधा थर्मल लिंक के साथ)। सैंपल स्पेस को बाहरी वैक्यूम प्लेट और रेडिएशन शील्ड को उठाकर एक्सेस किया जाता है, जबकि टॉप-लोडिंग सैंपल मॉड्यूल (एक जांच-आधारित यूनिट) पूरे सिस्टम को गर्म किए बिना सैंपल में बदलाव को सक्षम बनाता है। निम्न-तापमान नैनोपोजीशनरों का एकीकरण और तीन उद्देश्यों तक नमूना आंदोलन और हेरफेर की सुविधा प्रदान करता है।

"क्रायोस्टैट वास्तव में दो अलग-अलग प्रकार के प्रयोगों को संभालने के लिए स्थापित किया गया है - एक्सचेंज गैस के तहत और वैक्यूम के तहत," केली नोट करते हैं। "एक्सचेंज गैस तेजी से बदलाव और प्रारंभिक नमूना अध्ययन की अनुमति देता है, जो अधिक बार नहीं, वैक्यूम के तहत लंबी अवधि के प्रयोगों [दिन या सप्ताह] के अग्रदूत होते हैं।"

मेड-टू-माप चुंबकत्व

एक तरफ कूलिंग, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट DRY ICE DYAD सिस्टम का एक अभिन्न अंग हैं, जिसमें ICEoxford 9 T फील्ड स्ट्रेंथ तक सोलनॉइड, स्प्लिट-पेयर और वेक्टर-रोटेट मैग्नेट की एक श्रृंखला पेश करता है। जबकि अल्ट्रालो तापमान पर चुंबकीय गुणों का अध्ययन दिया जाता है, कई वैज्ञानिक भी अपनी सामग्री की एक साथ ऑप्टिकल जांच करना चाहते हैं - इतना आसान नहीं है अगर नमूना एक सोलनॉइड चुंबक के बड़े कॉइल के भीतर बैठे हों।

एक विकल्प, उदाहरण के लिए, एक स्प्लिट-जोड़ी चुंबक के बोर में नमूना लोड करना है ताकि लेजर स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोगों को संचरण या प्रतिबिंब मोड में अनुमति दी जा सके। दो- या तीन-तरफा वेक्टर-रोटेट मैग्नेट का उपयोग आगे लचीलापन प्रदान करता है, बाद वाला तीन असतत दिशाओं में चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने में सक्षम होता है। इस तरह, नमूना स्थिर रखना संभव है, जबकि चुंबकीय क्षेत्र इसके चारों ओर भिन्न होता है - क्रिस्टल जाली के भीतर एक विशिष्ट विमान का अध्ययन करते समय एक प्रमुख विशेषता या यदि नमूना रोटेशन द्वारा उत्पन्न गर्मी छोटे पैमाने के लिए हस्तक्षेप का स्रोत है विद्युत चालकता माप।

DRY ICE DYAD की एक और उल्लेखनीय विशेषता स्वचालन पर जोर देना है, जिसमें लैबव्यू-आधारित सॉफ्टवेयर तापमान को नियंत्रित और मॉनिटर करने के लिए उपयोग किया जाता है। "यह ग्राहक को ध्यान में रखकर विकसित किया गया है," केली ने निष्कर्ष निकाला, "प्रयोगशाला उत्पादकता में वृद्धि करते हुए सिस्टम के सेट-अप और टर्नअराउंड समय को कम करने के लिए।" इसके अलावा, सॉफ़्टवेयर में सुविधाओं को जोड़ना संभव है जैसे सुपरकंडक्टिंग चुंबक के लिए एकीकृत नियंत्रण के साथ-साथ टॉप-लोड और जांच कूल-डाउन को स्वचालित करना।

विशिष्ट अनुकूलन में ऑप्टिकल सिस्टम के चारों ओर छह अतिरिक्त बंदरगाहों के लिए एक विकल्प शामिल है ताकि अंतिम उपयोगकर्ताओं को डीसी तारों, कोक्स केबल्स या ऑप्टिकल फाइबर को आवश्यकतानुसार एकीकृत करने में सक्षम बनाया जा सके। उपयोगकर्ता सामग्री की एक श्रृंखला में अलग-अलग व्यास की पांच ऑप्टिकल विंडो तक का अनुरोध कर सकते हैं।

"ड्राई आइस डायड के साथ उत्पाद नवाचार जारी है," केली ने निष्कर्ष निकाला। "विकास रोडमैप पर हमारे पास पहले से ही 1.6 K और 1.5 K आधार तापमान है।"