अल्ट्रालो-तापमान नवाचार: एकीकृत क्रायोस्टेट सिस्टम उत्पादकता लाभ के द्वार खोलते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains-physics-world.jpg" data-caption="सुन्दर सामान फरवरी में आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी में स्थापित पोनी क्रायोस्टेट का आंतरिक दृश्य। पोनी वैज्ञानिक उपयोगकर्ताओं को निरंतर उप-केल्विन शीतलन और एक बड़ा प्रायोगिक स्थान प्रदान करता है जो खोलने और बंद करने के लिए सुविधाजनक है। (सौजन्य: दानहेर क्रायो) ” title=”पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें” href=”https://platoblockchin.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integred-cryostat-systems- ओपन-अप-उत्पादकता-लाभ-भौतिकी-विश्व.jpg">

जबकि कुछ को यह गर्म पसंद है, अन्य लोग चीजों को ठंडा रखना पसंद करते हैं - सटीक कहें तो अल्ट्राकोल्ड। इस संबंध में एक केस स्टडी है दानहेर क्रायोजेनिक्स, वैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास में विविध अनुप्रयोगों के लिए एकीकृत उप-केल्विन क्रायोस्टेट सिस्टम के अमेरिकी-आधारित डिजाइनर और निर्माता। बोल्डर, कोलोराडो में स्थित, दो-वर्षीय प्रौद्योगिकी स्टार्ट-अप ने अल्ट्रालो-तापमान शासन में अपने लिए एक उच्च मानक स्थापित किया है, जिसका प्रमाण "इष्टतम के लिए सुरुचिपूर्ण, क्लासिक समाधानों के साथ लगभग असंभव को आगे बढ़ाने" के मिशन वक्तव्य से मिलता है। क्रायोजेनिक प्रदर्शन - प्रारंभिक अवधारणा से फल तक"।

यदि यह पिछली कहानी है, तो विशिष्ट बातें क्या हैं? दानहेर क्रायो व्यवसाय मॉडल में फ्रंट-एंड-सेंटर सहयोग और क्रायोजेनिक नवाचार है - प्रमुख प्रौद्योगिकी आपूर्तिकर्ताओं और अंतिम-उपयोगकर्ताओं के साथ साझेदारी। दानहेर क्रायो के अध्यक्ष और संस्थापक चार्ली दानहेर बताते हैं, "मुझे जिस बात पर गर्व है - और हम यहां जिसके लिए प्रयास करते हैं - वह एक लेन-देन उपकरण विक्रेता से कहीं अधिक है।" सीधे शब्दों में कहें: दानहेर और उनके सहयोगियों का लक्ष्य सहयोगात्मक उत्पाद विकास है, "यह पता लगाना कि ग्राहकों को विस्तृत स्तर पर क्या चाहिए और फिर क्रायोस्टेट डिजाइन, विकास और तैनाती के संदर्भ में इष्टतम शीत समाधान के साथ आना"।

सहयोग करें, नवप्रवर्तन करें, गति बढ़ाएं

हेडलाइन स्तर पर, दानहेर क्रायो का विकसित हो रहा ग्राहक आधार तीन मुख्य निर्वाचन क्षेत्रों में विभाजित है: विश्वविद्यालय-आधारित अनुसंधान समूह; अमेरिका की राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ, आसपास सहित राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (एनआईएसटी) बोल्डर प्रयोगशालाएँ; साथ ही अमेरिका और उससे भी दूर के क्षेत्रों में एयरोस्पेस और रक्षा ठेकेदार।

दानहेर बताते हैं, "हमने वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग परियोजनाओं की एक श्रृंखला में ग्राहकों की उप-केल्विन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उनके साथ हाथ से काम करने की प्रतिष्ठा स्थापित की है।" रेडियो खगोल विज्ञान के लिए एकल-फोटॉन डिटेक्टर जैसे अत्याधुनिक उपयोग के मामलों के बारे में सोचें; एक्स-रे और न्यूट्रॉन बीमलाइन प्रयोग; और उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स का स्कैनिंग-जांच माइक्रोस्कोपी अध्ययन।

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg" data-caption="चार्ली दानहेर "हमने ग्राहकों की उप-केल्विन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उनके साथ हाथ से काम करने की प्रतिष्ठा स्थापित की है।" (सौजन्य: दानहेर क्रायो)” शीर्षक=”पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg”>

दानहेर कहते हैं, "हमारे प्राथमिकता वाले विकास बाजारों में उभरती हुई क्वांटम तकनीक आपूर्ति श्रृंखला है, जहां क्वांटम सेंसिंग, क्वांटम नेटवर्किंग और क्वांटम कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों में सामग्री अनुसंधान एवं विकास और डिवाइस विकास के लिए क्रायोजेनिक तापमान आवश्यक हैं।"

दानहेर, अपनी ओर से, सहयोगात्मक नवाचार के लिए कोई अजनबी नहीं है। अप्रैल 2022 में डेनाहेर क्रायो को लॉन्च करने से पहले, उन्होंने क्रायोजेनिक टेक्निकल सर्विसेज (सीटीएस) और हाई प्रिसिजन डिवाइसेज (एचपीडी) में वरिष्ठ उत्पाद विकास और इंजीनियरिंग भूमिकाओं में 25 साल बिताए - साथ ही शीर्ष स्तरीय ग्राहकों की एक श्रृंखला के साथ मिलकर काम किया। बोइंग, सामान्य एटमिक्स, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी, हावर्ड यूनिवर्सिटी, नासा और एनआईएसटी।

वही बाह्यमुखी मानसिकता दानहेर क्रायो में व्यावसायिक दृष्टिकोण को सूचित करती है, खासकर जब प्रौद्योगिकी साझेदारी की बात आती है। इनमें प्रमुख है कंपनी के साथ गठजोड़ चेस रिसर्च क्रायोजेनिक्स (सीआरसी), सॉर्प्शन कूलर का एक विशेषज्ञ यूके निर्माता जो उप-केल्विन तापमान (यहां तक ​​कि <0.1 K तक) उत्पन्न करने में सक्षम है। दानहेर कहते हैं, "सीआरसी के साथ रणनीतिक साझेदारी 18 महीने से चल रही है, जिसमें चेस कूलर हमारे पूरी तरह से एकीकृत उप-केल्विन क्रायोस्टेट सिस्टम के भीतर एक मुख्य बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में काम कर रहे हैं।"

एक और हाई-प्रोफाइल पार्टनर है लीडेन क्रायोजेनिक्स, डैनहेर क्रायो पूरे उत्तरी अमेरिका में डच उपकरण निर्माता के लिए डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर की बिक्री का प्रबंधन कर रहा है। दानहेर कहते हैं, ''हम केवल खरीद ऑर्डर पर कार्रवाई नहीं कर रहे हैं।'' "हम लीडेन उत्पादों की स्थापना, कमीशनिंग और स्वीकृति के साथ-साथ चल रही सेवा और रखरखाव सहायता की सुविधा प्रदान करते हैं।"

घर के नजदीक, एनआईएसटी और के साथ एक सतत प्रौद्योगिकी सहयोग चल रहा है कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय (सीयू बोल्डर), डैनहेर क्रायो के साथ तथाकथित एडेप्टिव कूलिंग टेक्नोलॉजी (एसीटी) पल्स-ट्यूब क्रायोकूलर के लिए विशेष व्यावसायीकरण भागीदार के रूप में तैनात है। जबकि वर्तमान पीढ़ी के पल्स-ट्यूब रेफ्रिजरेटर विशेष रूप से स्थिर-अवस्था, बेस-तापमान संचालन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, एसीटी डिज़ाइन कूलिंग प्रदर्शन की गतिशील ट्यूनिंग प्रदान करता है - कार्यक्षमता जो ऑपरेशन के कूलडाउन चरण के दौरान विशेष रूप से प्रभावशाली होती है।

सहकारी अनुसंधान और विकास समझौते (सीआरएडीए) के माध्यम से काम करते हुए, दानहेर क्रायो के पास अब एसीटी प्रौद्योगिकी नवाचार (हाल ही में सीयू बोल्डर द्वारा पेटेंट कराया गया) को लाइसेंस देने का एक विशेष विकल्प है। दानहेर कहते हैं, "बड़े क्रायोजेनिक सिस्टम में कुछ दिनों से लेकर एक महीने से अधिक तक का ठंडा समय हो सकता है।" "एसीटी पल्स-ट्यूब डिज़ाइन उस समय को 50% से अधिक कम कर सकता है - वर्कफ़्लो दक्षता और आर एंड डी उत्पादकता के मामले में एक आकर्षक प्रस्ताव।" 

बढ़िया प्रौद्योगिकियाँ, ठंडा विज्ञान

जबकि एसीटी क्रायोजेनिक प्रणाली को 2025 की दूसरी छमाही में पूर्ण व्यावसायिक रिलीज के लिए तैयार किया जा रहा है, दानहेर क्रायो पहले से ही निरंतर-शीतलन और एक-शॉट क्रायोस्टेट सिस्टम का एक व्यापक पोर्टफोलियो प्रदान करता है - एक उत्पाद पोर्टफोलियो जिसे प्रदर्शित किया जाएगा अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी (एपीएस) मार्च मीटिंग अगले सप्ताह मिनियापोलिस, एमएन में।

निरंतर-शीतलन प्रणालियाँ अपने आधार तापमान को अनिश्चित काल तक बनाए रखती हैं और इसमें पोनी (825 mK से नीचे की शीतलन क्षमता के साथ), ब्रोंको (<300 mK) और चार्जर (100 mK से नीचे की शीतलन क्षमता के लिए CRC के मिनी डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर के साथ पूरी तरह से एकीकृत) शामिल हैं। . दूसरी ओर, एक-शॉट क्रायोस्टेट सिस्टम 30 घंटे तक समय-सीमित शीतलन प्रदान करता है और इसमें कोल्ट (850 एमके बेस तापमान), पालोमिनो (300 एमके) और मस्टैंग (200 एमके) शामिल हैं।

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains-physics-world-2.jpg" data-caption="अपनी ताकत के लिए खेलते हैं डेनाहेर क्रायो के नए केवलर सस्पेंशन और सैंपल स्टेज को कंपनी के किसी भी निरंतर-कूलिंग या वन-शॉट क्रायोस्टेट सिस्टम में शामिल किया जा सकता है। (सौजन्य: दानहेर क्रायो)” शीर्षक=”पॉपअप में छवि खोलने के लिए क्लिक करें” href=”https://platoblockchin.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integred-cryostat-systems- ओपन-अप-उत्पादकता-लाभ-भौतिकी-विश्व-2.jpg">

गौरतलब है कि दानहेर क्रायो टीम ने इस महीने की शुरुआत में अपना पहला ग्राहक इंस्टॉलेशन शुरू किया था, जिसमें पोनी क्रायोस्टेट स्थापित किया गया था और अमेरिकी ऊर्जा विभाग में स्वीकार किया गया था। Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला शिकागो के बाहरी इलाके में. दानहेर बताते हैं, "पोनी निरंतर उप-केल्विन शीतलन को ठंडे क्षेत्र तक पहुंच और नमूना-अंडर-परीक्षण में आसानी के साथ जोड़ती है।"

आर्गन वैज्ञानिक परमाणु भौतिकी में अनुप्रयोगों के लिए सुपरकंडक्टिंग-नैनोवायर कण डिटेक्टरों का परीक्षण और लक्षण वर्णन करने के लिए क्रायोस्टेट का उपयोग करेंगे। दानहेर कहते हैं, "पोनी के बड़े प्रायोगिक स्थान के कारण, सिस्टम का उपयोग डाइसिंग से पहले पूर्ण वेफर्स के परीक्षण में किया जाएगा।" "इसके बाद, वेफर्स को टुकड़ों में काटा जाएगा और चयनित चिप्स को बीमलाइन प्रयोगों के लिए तैनात किया जाएगा।"

दानहेर, अपनी ओर से, चार्जर सिस्टम के फायदों को उजागर करने के लिए भी उत्सुक है - मुख्य रूप से, निरंतर 100 एमके कूलिंग "बिना किसी परेशानी के" जो आमतौर पर कमजोर पड़ने वाले रेफ्रिजरेटर से जुड़ा होता है। "हम सीआरसी के कंटीन्यूअस मिनिएचर डिल्यूटर (सीएमडी) सबसिस्टम का शोषण कर रहे हैं," वह बताते हैं। सीएमडी एक छोटा, स्वयं-निहित रेफ्रिजरेटर है जिसके लिए केवल कुछ लीटर हीलियम गैस की आवश्यकता होती है। किसी बाहरी गैस प्रबंधन की कोई आवश्यकता नहीं है, जो बदले में, पंपों के लिए आवश्यक सेवा को समाप्त कर देता है और महंगी गैस हानि की संभावना को कम कर देता है।

"विस्तार से," दानहेर कहते हैं, "चार्जर क्रायोस्टेट को 1 मीटर से कम की आवश्यकता होती है² प्रयोगशाला स्थान की - कॉम्पैक्ट नियंत्रण प्रणाली की गिनती नहीं - जबकि आम तौर पर अधिकांश कमजोर पड़ने वाले रेफ्रिजरेटर दोगुने से अधिक की खपत करेंगे।

इस बीच, इन-हाउस, दानहेर और उनके मुख्य क्रायोस्टेट डिजाइनर ब्रायन शिफनर के लिए निरंतर उत्पाद नवाचार प्राथमिकता बनी हुई है। इसे ध्यान में रखते हुए, एक नया केवलर सस्पेंशन जिसे कंपनी के किसी भी क्रायोस्टैट में शामिल किया जा सकता है, का भी एपीएस मार्च मीटिंग में अनावरण किया जाएगा। सीधे शब्दों में कहें तो, केवलर सस्पेंशन को क्रायोस्टेट के भीतर एकीकृत किया गया है ताकि वैज्ञानिकों को सीआरसी सोरशन कूलर को नुकसान पहुंचाए बिना ठंडे तापमान पर अपना नमूना या असेंबली-अंडर-टेस्ट स्थापित करने के लिए एक मंच दिया जा सके।

दानहेर ने निष्कर्ष निकाला, "केवलर सस्पेंशन एक नमूना चरण का समर्थन करता है जो कूलर के करीब निकटता प्रदान करता है।" "इस तरह, हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि मजबूत, टिकाऊ और विशाल नमूना चरण के कारण क्रायोस्टेट वैज्ञानिक रूप से उपयोगी है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/