超低振動性能と操作上の柔軟性は、ICEoxford の最新のクローズド サイクル クライオスタットの特徴を定義しています
水銀が夏に英国で記録的な高値に達していた間、開発エンジニアは ICEオックスフォード R&D ラボのクールな場所に保管され、同社の最新の超低温体制向け製品に仕上げが施されました。 当該商品は、 ドライアイスダイアドは、1.7 K の基本温度まで冷却できるクローズド サイクルのクライオスタット システムであり、サンプル スペースへの最先端の防振と柔軟な光アクセス オプションを提供します。
文脈上、ICEoxford のコア コンピテンシーは、量子コンピューティングや量子光学から高温超伝導や走査型プローブ顕微鏡法 (SPM) に至るまで、物理科学のさまざまなアプリケーションにわたる実験的研究をサポートするハイエンド極低温システムの設計と開発です。 ICEoxford の最高技術責任者である Paul Kelly 氏は、同社が際立っているのは、顧客サービスと共同イノベーションに絶え間なく焦点を当てていることだと述べています。 「別の言い方をすれば、私たちは科学者と直接協力して彼らの要件を詳細なレベルで理解し、彼らの予算や技術仕様に対して最適なシステムを提供できるという確信を彼らに与えています。」
安定性と柔軟性を優先
この製品開発の共同モデルは、特に超低振動性能 (<10 nm) に関して、DRY ICE DYAD の技術仕様を支えています。 ここでの成功の鍵は、サンプル ユニットが光学テーブル上に別々に保持され、コールド ヘッドとクライオスタットの本体から分離されていることです (さらに振動を低減するために、ソフト サーマル リンクのみで接続されています)。 「私たちの設計アプローチは、クライオスタットをサンプル環境から完全に切り離すことです」と Kelly は説明します。 「クライオスタットは実験室の床にあり、サンプル スペースは隣接する光学テーブルにあります。」
実際、安定性は DRY ICE DYAD の重要な設計テーマの 300 つです。 「私たちの科学分野の顧客はすべて独自の要件を持っていますが、最終的には XNUMX つの主要な座標に沿った安定性を求めています。 真空の安定性を考えてみてください。クリーンで信頼性の高い真空です。 非常に低い基底温度から XNUMX K までの温度安定性を考えてください。機械的安定性を考えてください。量子研究では、最小の振動でさえ量子効果が失敗する可能性があるためです。」
操作上の柔軟性は、DRY ICE DYAD の中心にあるもう XNUMX つの設計上の考慮事項です。 適切な例: エンドユーザーは、サンプル空間環境をトップローディング交換ガスモジュールと真空モジュールの間で数時間以内に切り替えることができます。忙しい研究室での優先事項。
具体的には、トップローディング交換ガスモジュールは特許取得済みの設計で、クライオスタットの本体を温めることなくサンプルを交換できるため、2 時間のサンプル冷却時間が可能になります。 サンプルの操作と回転は、高開口数の光学アクセスと最大 9 T の磁場に加えて、最大 XNUMX 軸で可能です。
一方、真空中サンプル モジュールには、サンプルが取り付けられる直径 150 mm のコールド プレートが含まれています (クライオスタットへの直接サーマル リンク付き)。 サンプル スペースには、外側の真空プレートと放射シールドを持ち上げることでアクセスできます。一方、トップローディング サンプル モジュール (プローブ ベースのユニット) により、システム全体を加熱することなくサンプルを交換できます。 低温ナノポジショナーと最大 XNUMX つの対物レンズの統合により、サンプルの移動と操作が容易になります。
「クライオスタットは、交換ガス下と真空下の XNUMX つの異なるタイプの実験を処理するように実際に設定されています」と Kelly 氏は述べています。 「交換ガスにより、迅速なターンアラウンドと予備的なサンプル研究が可能になり、多くの場合、真空下での長時間の実験 [数日または数週間] の前兆となります。」
オーダーメイドの磁気
冷却は別として、超電導磁石は DRY ICE DYAD システムの不可欠な部分であり、ICEoxford は最大 9 T の磁場強度のソレノイド、スプリットペア、およびベクトル回転磁石を提供しています。 超低温での磁気特性の研究は当然のことですが、多くの科学者は材料の光学的調査を同時に実行したいと考えています。サンプルがソレノイド磁石の大きなコイル内にある場合、それほど簡単ではありません。
たとえば、サンプルをスプリットペア磁石のボアにロードして、透過モードまたは反射モードでのレーザー分光実験を可能にするオプションがあります。 XNUMX方向またはXNUMX方向のベクトル回転磁石を使用すると、さらに柔軟性が高まり、後者はXNUMXつの個別の方向に磁場を生成できます。 このようにして、磁場がその周りで変化している間、サンプルを静止したままにすることができます。これは、結晶格子内の特定の面を研究するとき、またはサンプルの回転によって生成される熱が小規模の干渉源である場合に重要な機能です。電気伝導度測定。
DRY ICE DYAD のもう XNUMX つの注目すべき機能は、温度の制御と監視に使用される LabVIEW ベースのソフトウェアによる自動化の重視です。 「これは顧客を念頭に置いて開発されました」と Kelly 氏は結論づけています。 さらに、超電導マグネットの統合制御やトップロード、プローブクールダウンの自動化などの機能をソフトウェアに追加することも可能です。
特定のカスタマイズには、光システム周辺に最大 XNUMX つの追加ポートのオプションが含まれており、エンドユーザーは必要に応じて DC 配線、同軸ケーブル、または光ファイバーを統合できます。 ユーザーは、さまざまな材料でさまざまな直径の光学ウィンドウを最大 XNUMX つ要求することもできます。
「DRY ICE DYAD の製品革新は進行中です」と Kelly は締めくくります。 「開発ロードマップでは、すでに 1.6 K と 1.5 K のベース温度を視野に入れています。」
