חדשנות בטמפרטורה נמוכה במיוחד: מערכות קריוסטט משולבות פותחות רווחי פרודוקטיביות - עולם הפיזיקה

<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="דברים מגניבים מבט פנימי של קריוסטט פוני שהותקן במעבדה הלאומית של ארגון בפברואר. הפוני מספק למשתמשים מדעיים קירור תת-קלווין רציף וחלל ניסוי גדול שנוח לפתיחה וסגירה. (באדיבות: Danaher Cryo) ” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- open-up-productivity-gains-physics-world.jpg">

בעוד שחלק אוהבים את זה חם, אחרים אוהבים לשמור על קור - אולטרה-קר ליתר דיוק. מקרה בוחן בהקשר זה הוא דנהר קריוגניקס, המעצב והיצרן בארה"ב של מערכות קריוסטט משולבות תת-קלווין ליישומים מגוונים במחקר מדעי ומו"פ תעשייתי. הסטארט-אפ הטכנולוגי בן השנתיים, שבסיסו בבולדר, קולורדו, הציב לעצמו רף גבוה במשטר הטמפרטורות האולטרה-נמוכות, המעיד על הצהרת המשימה "לרדוף אחרי הבלתי אפשרי עם פתרונות אלגנטיים וקלאסיים לאופטימליות ביצועים קריוגניים - מהרעיון הראשוני ועד למימוש".

אם זה הסיפור האחורי, מה לגבי הפרטים? בראש ובראשונה במודל העסקי של Danaher Cryo הם שיתוף פעולה וחדשנות קריוגנית - שותפות עם ספקי טכנולוגיה מרכזיים ומשתמשי קצה כאחד. "מה שאני מתגאה בו - ומה שאנחנו שואפים אליו כאן - זה להיות הרבה יותר מאשר ספק ציוד עסקה", מסביר צ'רלי דנהר, נשיא ומייסד דנהר קריו. במילים פשוטות: המטרה של דנהר ועמיתיו היא פיתוח מוצר שיתופי, "להבין מה הלקוחות צריכים ברמה הגרנורית ואז להמציא את הפתרון הקר האופטימלי מבחינת עיצוב, פיתוח ופריסה של קריוסטט".

שתף פעולה, חדש, האיץ

ברמת הכותרת, בסיס הלקוחות המתפתח של דנהר קריו מתחלק לשלושה אזורי בחירה: קבוצות מחקר מבוססות אוניברסיטאות; המעבדות הלאומיות של ארה"ב, כולל המעבדות הסמוכה המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) מעבדות בולדר; כמו גם קבלני תעופה וחלל וביטחון בארה"ב ומחוצה לה.

"יצרנו מוניטין של עבודה יד ביד עם לקוחות כדי לעמוד בדרישות תת-קלווין שלהם במגוון פרויקטים מדעיים והנדסיים", מסביר דנהר. חשבו על מקרי שימוש חדישים כמו גלאי פוטון בודד לאסטרונומיה רדיו; ניסויים בקרני רנטגן וניוטרונים; ומחקרי מיקרוסקופיה של בדיקה סריקה של מוליכים בטמפרטורה גבוהה.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg" data-caption="צ'רלי דנהר "יצרנו מוניטין של עבודה יד ביד עם לקוחות כדי לעמוד בדרישות תת-קלווין שלהם." (באדיבות: Danaher Cryo)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg”>

"בין שווקי הצמיחה המועדפים שלנו היא שרשרת האספקה ​​המתפתחת של הטכנולוגיה הקוונטית", מוסיף דנהר, "שם טמפרטורות קריוגניות חיוניות למחקר ופיתוח חומרים ופיתוח מכשירים בחישה קוונטית, רשתות קוונטיות ויישומי מחשוב קוונטי".

דנהר, מצדו, אינו זר לחדשנות שיתופית. לפני השקת Danaher Cryo באפריל 2022, הוא בילה 25 שנים בתפקידים בכירים בפיתוח מוצר ובהנדסה בשירותים טכניים Cryogenic (CTS) ו-High Precision Devices (HPD) - לאורך הדרך עבד בשיתוף פעולה הדוק עם מערך של לקוחות מהשורה הראשונה כמו בואינג, כללי אטומיקה, המעבדה הלאומית לורנס ליברמור, אוניברסיטת הרווארד, נאס"א ו-NIST.

אותה חשיבה הפונה כלפי חוץ משפיעה על הגישה המסחרית בדנהר קריו, לא מעט בכל הנוגע לשותפויות טכנולוגיות. העיקרי ביניהם הוא הקשר של החברה עם Chase Research Cryogenics (CRC), יצרן בריטי מומחה של מצנני ספיגה המסוגלים לייצר טמפרטורות תת-קלווין (אפילו עד ל-0.1 K). "השותפות האסטרטגית עם CRC קיימת כבר 18 חודשים", אומר דנהר, "כאשר מצננים של צ'ייס משמשים כאבן בנייה מרכזית בתוך מערכות הקריוסטטים המשתנים של קלווין המשולבות במלואן."

עוד שותף בעל פרופיל גבוה הוא Leiden Cryogenics, כאשר Danaher Cryo מנהלת את מכירות מקררי הדילול עבור יצרנית הציוד ההולנדית ברחבי צפון אמריקה. "אנחנו לא מעבדים רק את הזמנות הרכש", אומר דנהר. "אנו מאפשרים התקנה, הפעלה וקבלה של מוצרי ליידן, כמו גם תמיכה שוטפת בשירות ובתחזוקה."

קרוב יותר לבית, יש שיתוף פעולה טכנולוגי מתמשך עם NIST וה- אוניברסיטת קולורדו בולדר (CU Boulder), עם Danaher Cryo ממוקמת כשותפת מסחור בלעדית של מה שמכונה טכנולוגיית הקירור ה-Adaptive Cooling (ACT) דופק ה-Cryocooler. בעוד שמקררי צינורות דופק מהדור הנוכחי תוכננו במיוחד לפעולה במצב יציב, בטמפרטורת בסיס, עיצוב ה-ACT מספק כוונון דינמי של ביצועי הקירור - פונקציונליות שמשפיעה במיוחד בשלב הקירור של הפעולה.

בעבודה באמצעות הסכם מחקר ופיתוח שיתופי (CRADA), ל-Danaher Cryo יש כעת אפשרות בלעדית להעניק רישיון לחדשנות הטכנולוגית של ACT (שנתון לאחרונה בפטנט על ידי CU Boulder). "למערכות קריוגניות גדולות יכולות להיות זמני קירור שנעים בין מספר ימים ליותר מחודש", אומר דנהר. "עיצוב צינור הדופק של ACT יכול לקצץ את הזמנים הללו ביותר מ-50% - הצעה משכנעת במונחים של יעילות זרימת עבודה ופרודוקטיביות מו"פ." 

טכנולוגיות מגניבות, מדע קר

בעוד שהמערכת הקריוגנית של ACT עומדת בשורה לקראת שחרור מסחרי מלא במחצית השנייה של 2025, Danaher Cryo כבר מציעה סל מקיף של מערכות קריוסטטים לקירור רציף ו-one-shot - סל מוצרים שיוצג בתערוכה מפגש מרץ של האגודה הפיזית האמריקאית (APS). במיניאפוליס, MN, בשבוע הבא.

מערכות הקירור הרציף שומרות על טמפרטורת הבסיס שלהן ללא הגבלת זמן וכוללות את הפוני (עם יכולת קירור עד מתחת ל-825 מ"ק), ברונקו (<300 מ"ק) והמטען (משולב במלואו עם מקרר הדילול המיני של CRC לקירור עד מתחת ל-100 מ"ק) . לעומת זאת, מערכות הקריוסטטים החד-זריקה מספקות קירור מוגבל בזמן עד 30 שעות וכוללות את הקולט (טמפרטורת בסיס של 850 מ"ק), פלומינו (300 מ"ק) והמוסטנג (200 מ"ק).

<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="לשחק את נקודות החוזק שלך ניתן לכלול את שלב ההשעיה והדגימה החדש של Kevlar של Danaher Cryo בכל אחת ממערכות הקירור הרציף או החד-שוט של החברה. (באדיבות: Danaher Cryo)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- open-up-productivity-gains-physics-world-2.jpg">

באופן משמעותי, צוות Danaher Cryo השיג את התקנת הלקוחות הראשונה שלו מוקדם יותר החודש, כאשר קריוסטט פוני הותקן והתקבל במשרד האנרגיה של ארה"ב. המעבדה הלאומית Argonne בפאתי שיקגו. "הפוני משלב קירור תת-קלווין רציף עם גישה נוחה לאזור הקר ודגימה תחת בדיקה", מסביר דנהר.

מדעני ארגון ישתמשו בקריוסטט כדי לבדוק ולאפיין גלאי חלקיקי ננו-תיל מוליכים-על עבור יישומים בפיזיקה גרעינית. "בגלל שטח הניסוי הגדול של הפוני, המערכת תשמש לבדיקת פרוסות מלאות לפני חיתוך הקוביות", מציין דנהר. "לאחר מכן, הפרוסים ייחתכו לקוביות והשבבים הנבחרים ייפרסו לניסויים בקו קרן."

דנאהר, מצדו, מעוניין גם להדגיש את היתרונות של מערכת ה-Charger - בעיקר, קירור רציף של 100 mK "ללא הטרדות" הקשורות בדרך כלל למקררי דילול. "אנחנו מנצלים את תת-המערכת ה-Continuous Miniature Dilutor (CMD) של CRC", הוא מסביר. ה-CMD הוא מקרר קטן, עצמאי שדורש רק כמה ליטרים של גז הליום. אין צורך בטיפול חיצוני כלשהו בגז אשר, בתורו, מבטל את השירות הנדרש למשאבות ומפחית את הסיכויים לאובדן גז יקר.

"בהרחבה", מוסיף דנהר, "הקריוסטט של Charger דורש פחות מ-1 מטר² של שטח מעבדה - לא סופר את מערכת הבקרה הקומפקטית - בעוד שבדרך כלל רוב מקררי הדילול צורכים יותר מפי שניים מזה".

בתוך הבית, בינתיים, חדשנות מתמשכת במוצר נותרה בראש סדר העדיפויות של דנהר ושל מעצב הקרוסטטים הראשי שלו בריאן שיפנר. עם זאת בחשבון, מתלה Kevlar חדש שניתן לכלול בכל אחד מהקריוסטטים של החברה ייחשף גם במפגש מרץ של APS. במילים פשוטות, מתלה ה-Kevlar משולב בתוך הקרוסטט כדי לתת למדענים פלטפורמה להתקין את הדגימה או ההרכבה שלהם בבדיקה בטמפרטורה הקרה מבלי להסתכן בנזק למקרר הספיגה CRC.

"מתלי ה-Kevlar תומכים בשלב מדגם המספק קרבה לצידנית", מסכם דנהר. "בדרך זו, אנו יכולים להבטיח שהקריוסטט יהיה שימושי מבחינה מדעית הודות לשלב דגימה מחוספס, עמיד ומרווח."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/