초저온 혁신: 통합 저온 유지 장치 시스템으로 생산성 향상 – Physics World

<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="멋진 것 지난 2024월 아르곤 국립연구소에 설치된 포니 저온유지장치의 내부 모습. Pony는 과학 사용자에게 지속적인 켈빈 미만 냉각과 열고 닫기 편리한 넓은 실험 공간을 제공합니다. (제공: Danaher Cryo) ” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/03/XNUMX/ultralow-temp-innovation-integrated-cryostat-systems- 개방-생산성-이득-물리-세계.jpg”>

어떤 사람들은 더운 것을 좋아하지만 다른 사람들은 차갑게 유지하는 것을 좋아합니다. 정확히 말하면 초저온입니다. 이와 관련된 사례 연구는 다음과 같습니다. 다나허 극저온학, 과학 연구 및 산업 R&D의 다양한 응용 분야를 위한 통합 서브 켈빈 저온 유지 장치 시스템의 미국 기반 설계자이자 제조업체입니다. 콜로라도주 볼더에 본사를 둔 2년 된 기술 스타트업인 이 스타트업은 초저온 분야에서 높은 기준을 세웠습니다. 이는 "최적의 솔루션을 위한 우아하고 고전적인 솔루션으로 거의 불가능에 가까운 일을 추구"라는 사명 선언문으로 입증되었습니다. 극저온 성능 – 초기 컨셉부터 구현까지”.

그것이 뒷이야기라면 구체적인 내용은 무엇입니까? Danaher Cryo 비즈니스 모델의 핵심은 핵심 기술 공급업체 및 최종 사용자 모두와 협력하는 협업 및 극저온 혁신입니다. Danaher Cryo의 사장이자 설립자인 Charlie Danaher는 "제가 자랑스러워하는 것, 그리고 여기서 우리가 추구하는 것은 거래용 장비 공급업체 이상의 존재가 되는 것입니다."라고 설명합니다. 간단히 말하면, Danaher와 그의 동료들의 목표는 "세부적인 수준에서 고객이 필요로 하는 것이 무엇인지 파악한 다음 저온 유지 장치 설계, 개발 및 배포 측면에서 최적의 저온 솔루션을 제시하는" 공동 제품 개발입니다.

협업, 혁신, 가속화

헤드라인 수준에서 Danaher Cryo의 발전하는 고객 기반은 세 가지 핵심 구성원으로 분류됩니다. 대학 기반 연구 그룹; 인근을 포함한 미국 국립 연구소 국립표준기술연구소(NIST) 볼더 연구소; 미국과 그 밖의 지역의 항공우주 및 방위 산업체도 마찬가지입니다.

Danaher는 “우리는 다양한 과학 및 엔지니어링 프로젝트 전반에 걸쳐 고객의 켈빈 미만 요구 사항을 충족하기 위해 고객과 협력하여 명성을 얻었습니다.”라고 설명합니다. 전파 천문학을 위한 단일 광자 탐지기와 같은 최첨단 사용 사례를 생각해 보십시오. X선 및 중성자 빔라인 실험; 고온 초전도체에 대한 주사 프로브 현미경 연구.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg" data-caption="찰리 다나허 "우리는 고객과 협력하여 켈빈 미만 요구 사항을 충족한다는 평판을 얻었습니다." (제공: Danaher Cryo)” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg”>

Danaher는 "우리의 우선 성장 시장 중에는 신흥 양자 기술 공급망이 있습니다. 양자 감지, 양자 네트워킹 및 양자 컴퓨팅 응용 분야의 재료 R&D 및 장치 개발에 극저온이 필수적입니다."라고 덧붙였습니다.

Danaher는 협력적 혁신에 있어 낯선 사람이 아닙니다. 2022년 25월 Danaher Cryo를 출시하기 전에 그는 CTS(극저온 기술 서비스) 및 HPD(고정밀 장치)에서 수석 제품 개발 및 엔지니어링 역할로 XNUMX년을 보냈으며 다음과 같은 다양한 최상위 고객과 긴밀히 협력했습니다. 보잉, 일반 원자, 로렌스 리버모어 국립 연구소, 하버드 대학교, NASA 그리고 NIST.

이와 동일한 외부 지향적 사고방식은 특히 기술 파트너십과 관련하여 Danaher Cryo의 상업적 접근 방식에 영향을 미칩니다. 그 중 가장 중요한 것은 회사와의 제휴입니다. 체이스 리서치 극저온학 (CRC)는 켈빈 미만의 온도(0.1K 미만까지)를 생성할 수 있는 영국의 흡착식 냉각기 전문 제조업체입니다. Danaher는 "CRC와의 전략적 파트너십은 18개월 동안 지속되어 왔으며 Chase 냉각기는 완전히 통합된 서브 켈빈 저온 유지 장치 시스템 내에서 핵심 구성 요소 역할을 합니다."라고 말했습니다.

또 다른 주목할만한 파트너는 다음과 같습니다. 라이덴 극저온, Danaher Cryo는 북미 전역의 네덜란드 장비 제조업체를 위한 희석 냉장고 판매를 관리하고 있습니다. Danaher는 “우리는 구매 주문만 처리하는 것이 아닙니다. "우리는 Leiden 제품의 설치, 시운전 및 승인은 물론 지속적인 서비스 및 유지 관리 지원을 촉진합니다."

집에서 더 가까운 곳에서는 NIST와 지속적인 기술 협력이 진행되고 있습니다. 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스 (CU Boulder)는 Danaher Cryo와 함께 소위 적응형 냉각 기술(ACT) 펄스관 극저온 냉각기의 독점 상용화 ​​파트너로 자리매김했습니다. 현재 세대의 펄스 튜브 냉장고는 정상 상태, 기본 온도 작동을 위해 특별히 설계되었지만 ACT 설계는 냉각 성능의 동적 조정을 제공합니다. 이는 작동의 냉각 단계에서 특히 영향을 미치는 기능입니다.

CRADA(협력 연구 개발 계약)를 통해 Danaher Cryo는 이제 ACT 기술 혁신(최근 CU Boulder가 특허 획득)을 라이선스할 수 있는 독점 옵션을 갖게 되었습니다. “대형 극저온 시스템은 며칠에서 한 달 이상의 냉각 시간을 가질 수 있습니다.”라고 Danaher는 말합니다. "ACT 펄스관 설계는 이러한 시간을 50% 이상 단축할 수 있습니다. 이는 작업 흐름 효율성과 R&D 생산성 측면에서 매력적인 제안입니다." 

멋진 기술, 차가운 과학

ACT 극저온 시스템이 2025년 하반기에 완전한 상용 출시를 위해 준비되고 있는 동안 Danaher Cryo는 이미 연속 냉각 및 원샷 저온 유지 장치 시스템의 포괄적인 포트폴리오를 제공하고 있습니다. 미국물리학회(APS) 3월 회의 다음 주 미네소타주 미니애폴리스에서.

연속 냉각 시스템은 기본 온도를 무기한 유지하며 Pony(825mK 미만까지 냉각 기능 제공), Bronco(<300mK) 및 Charger(100mK 미만으로 냉각하기 위해 CRC의 미니 희석 냉장고와 완전히 통합됨)로 구성됩니다. . 반면에 원샷 저온 유지 장치 시스템은 최대 30시간 동안 시간 제한이 있는 냉각을 제공하며 Colt(850mK 기본 온도), Palomino(300mK) 및 Mustang(200mK)으로 구성됩니다.

<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="당신의 강점을 플레이 Danaher Cryo의 새로운 Kevlar 서스펜션 및 샘플 스테이지는 회사의 연속 냉각 또는 일회성 저온 유지 장치 시스템에 포함될 수 있습니다. (제공: Danaher Cryo)” title=”팝업에서 이미지를 열려면 클릭하세요” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temp-innovation-integrated-cryostat-systems- 개방-생산성-이득-물리-세계-2.jpg”>

중요한 것은 Danaher Cryo 팀이 이번 달 초에 첫 번째 고객 설치를 기록했다는 것입니다. 포니 저온 유지 장치가 설치되어 미국 에너지부에서 승인되었습니다. 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory) 시카고 외곽에. “Pony는 지속적인 켈빈 미만 냉각과 추운 지역 및 테스트 대상 샘플에 대한 접근 용이성을 결합했습니다.”라고 Danaher는 설명합니다.

아르곤 과학자들은 저온 유지 장치를 사용하여 핵 물리학 응용을 위한 초전도 나노와이어 입자 탐지기를 테스트하고 특성화할 예정입니다. “Pony의 넓은 실험 공간으로 인해 이 시스템은 다이싱에 앞서 전체 웨이퍼를 테스트하는 데 사용될 것입니다.”라고 Danaher는 말합니다. "나중에 웨이퍼는 절단되고 선택된 칩은 빔라인 실험을 위해 배치됩니다."

Danaher는 또한 충전기 시스템의 장점, 즉 일반적으로 희석 냉장고와 관련된 "번거로움 없이" 연속 100mK 냉각을 강조하고 싶어합니다. “우리는 CRC의 CMD(Continuous Miniature Dilutor) 하위 시스템을 활용하고 있습니다.”라고 그는 설명합니다. CMD는 몇 리터의 헬륨 가스만 필요한 소형 독립형 냉장고입니다. 외부 가스 처리가 필요하지 않으므로 펌프에 필요한 서비스가 필요 없으며 비용이 많이 드는 가스 손실 가능성이 줄어듭니다.

Danaher는 "더 나아가서 Charger 저온 유지 장치에는 1m 미만의 공간이 필요합니다"라고 덧붙였습니다.² 소형 제어 시스템을 제외하면 실험실 공간이 차지하는 공간이 줄어들지만 일반적으로 대부분의 희석 냉장고는 그 두 배 이상을 소비합니다.”

한편 사내에서는 지속적인 제품 혁신이 Danaher와 그의 최고 저온 유지 장치 설계자 Bryan Schiffner의 최우선 과제로 남아 있습니다. 이를 염두에 두고 회사의 모든 저온 유지 장치에 포함될 수 있는 새로운 Kevlar 서스펜션도 APS 3월 회의에서 공개될 예정입니다. 간단히 말해서, Kevlar 서스펜션은 저온 유지 장치 내에 통합되어 과학자들이 CRC 수착 냉각기에 손상을 줄 위험 없이 저온에서 샘플 또는 테스트 중인 어셈블리를 설치할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.

"Kevlar 서스펜션은 냉각기에 근접한 샘플 스테이지를 지원합니다."라고 Danaher는 결론을 내렸습니다. "이런 방식으로 견고하고 내구성이 뛰어나며 넓은 샘플 스테이지 덕분에 저온 유지 장치가 과학적으로 유용하다는 것을 확인할 수 있습니다."

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