Inovație la temperatură ultrajoasă: sistemele de criostate integrate deschid câștiguri de productivitate – 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="Chestii tari Vedere interioară a criostatului Pony instalat la Laboratorul Național Argonne în februarie. Pony oferă utilizatorilor științifici o răcire sub-Kelvin continuă și un spațiu experimental mare, care este convenabil de deschis și închis. (Cu amabilitatea: Danaher Cryo) ” title=” Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- deschide-up-productivitate-câștigă-lumea-fizică.jpg”>

În timp ce unora le place fierbinte, altora le place să țină lucrurile la rece – ultrarece pentru a fi mai precis. Un studiu de caz în acest sens este Criogenia Danaher, proiectantul și producătorul de sisteme criostate integrate sub-Kelvin din SUA pentru diverse aplicații în cercetarea științifică și cercetarea și dezvoltarea industrială. Cu sediul în Boulder, Colorado, start-up-ul tehnologic vechi de doi ani și-a stabilit un standard înalt în regimul de temperatură ultrajoasă, evidențiat de o declarație de misiune de a „urmări aproape imposibilul cu soluții elegante, clasice pentru optime. performanță criogenică – de la conceptul inițial până la finalizare”.

Dacă aceasta este povestea din spate, cum rămâne cu detaliile? În primul rând în modelul de afaceri Danaher Cryo se află colaborarea și inovația criogenică – parteneriatul cu furnizorii cheie de tehnologie și cu utilizatorii finali deopotrivă. „Ceea ce mă mândresc – și pentru care ne străduim aici – este să fim mult mai mult decât un furnizor de echipamente tranzacționale”, explică Charlie Danaher, președinte și fondator Danaher Cryo. Mai simplu spus: scopul pentru Danaher și colegii săi este dezvoltarea de produse în colaborare, „pentru a-și da seama de ce au nevoie clienții la nivel granular și apoi să vină cu soluția optimă la rece în ceea ce privește proiectarea, dezvoltarea și implementarea criostatului”.

Colaborează, inovează, accelerează

La nivel de titlu, baza de clienți în evoluție a lui Danaher Cryo se împarte în trei grupuri de bază: grupuri de cercetare din universități; Laboratoarele naționale din SUA, inclusiv cele din apropiere Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) Laboratoarele Boulder; precum și contractori din domeniul aerospațial și al apărării din SUA și mai departe.

„Ne-am stabilit o reputație de a lucra mână în mână cu clienții pentru a îndeplini cerințele lor sub Kelvin într-o serie de proiecte științifice și de inginerie”, explică Danaher. Gândiți-vă la cazuri de utilizare de ultimă oră, cum ar fi detectoare cu un singur foton pentru radioastronomie; Experimente cu raze X și pe linia fasciculului de neutroni; și studii de microscopie cu sondă de scanare ale supraconductorilor la temperatură înaltă.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg" data-caption="Charlie Danaher „Ne-am stabilit o reputație de a lucra mână în mână cu clienții pentru a îndeplini cerințele lor sub Kelvin.” (Cu amabilitatea: Danaher Cryo)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/web-Charlie_Edited-103.jpg”>

„Printre piețele noastre prioritare de creștere se numără lanțul de aprovizionare cu tehnologie cuantică în curs de dezvoltare”, adaugă Danaher, „unde temperaturile criogenice sunt esențiale pentru cercetarea și dezvoltarea materialelor și dezvoltarea dispozitivelor în aplicațiile de detectare cuantică, rețele cuantice și calcul cuantic”.

Danaher, la rândul său, nu este străin de inovarea colaborativă. Înainte de a lansa Danaher Cryo în aprilie 2022, el a petrecut 25 de ani în roluri de dezvoltare de produse și de inginerie la Cryogenic Technical Services (CTS) și High Precision Devices (HPD) – pe parcurs, lucrând îndeaproape cu o serie de clienți de top, cum ar fi Boeing, Atomică generală, Laboratorul Național Lawrence Livermore, Universitatea Harvard, NASA și NIST.

Aceeași mentalitate orientată spre exterior informează abordarea comercială la Danaher Cryo, nu în ultimul rând când vine vorba de parteneriate tehnologice. Principalul dintre acestea este legătura cu compania Chase Research Cryogenics (CRC), un producător britanic specializat de răcitoare cu sorbție capabile să genereze temperaturi sub-Kelvin (chiar până la <0.1 K). „Parteneriatul strategic cu CRC este în vigoare de 18 luni”, spune Danaher, „cu răcitoarele Chase servind ca element de bază în sistemele noastre de criostat sub-Kelvin complet integrate.”

Un alt partener de profil este Criogenia Leiden, cu Danaher Cryo gestionând vânzările de frigidere cu diluție pentru producătorul olandez de echipamente din America de Nord. „Nu doar procesăm comenzile de cumpărare”, spune Danaher. „Facilitim instalarea, punerea în funcțiune și acceptarea produselor Leiden, precum și asistența continuă și întreținere.”

Mai aproape de casă, există o colaborare tehnologică continuă cu NIST și Universitatea din Colorado Boulder (CU Boulder), cu Danaher Cryo poziționat ca partener exclusiv de comercializare pentru așa-numitul Adaptive Cooling Technology (ACT) criocooler cu tuburi de impulsuri. În timp ce frigiderele cu tub de impulsuri din generația actuală sunt proiectate special pentru funcționare la starea de echilibru, la temperatură de bază, designul ACT oferă reglarea dinamică a performanței de răcire - funcționalitate care are un impact deosebit în timpul fazei de răcire a funcționării.

Lucrând prin intermediul unui acord de cooperare de cercetare și dezvoltare (CRADA), Danaher Cryo are acum o opțiune exclusivă de a licenția inovația tehnologică ACT (recent brevetată de CU Boulder). „Sistemele criogenice mari pot avea timpi de răcire care variază de la câteva zile la mai mult de o lună”, spune Danaher. „Designul ACT al tubului de impuls poate reduce acești timpi cu peste 50% – o propunere convingătoare în ceea ce privește eficiența fluxului de lucru și productivitatea cercetării și dezvoltării.” 

Tehnologii cool, știință rece

În timp ce sistemul criogenic ACT este pregătit pentru lansarea comercială completă în a doua jumătate a anului 2025, Danaher Cryo oferă deja un portofoliu cuprinzător de sisteme criostate cu răcire continuă și un singur shot - un portofoliu de produse care va fi prezentat la Reuniunea din martie a Societății Americane de Fizică (APS). în Minneapolis, MN, săptămâna viitoare.

Sistemele de răcire continuă își mențin temperatura de bază pe termen nelimitat și includ Pony (cu o capacitate de răcire sub 825 mK), Bronco (<300 mK) și încărcătorul (complet integrat cu mini-frigiderul cu diluție CRC pentru răcire sub 100 mK) . Sistemele de criostat one-shot, pe de altă parte, asigură o răcire limitată în timp de până la 30 de ore și cuprind Colt (temperatura de bază de 850 mK), Palomino (300 mK) și Mustang (200 mK).

<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="Joacă la punctele tale forte Noua etapă de suspensie Kevlar și eșantion de la Danaher Cryo poate fi inclusă în oricare dintre sistemele de răcire continuă sau criostat cu o singură injecție ale companiei. (Cu amabilitatea: Danaher Cryo)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems- open-up-productivitate-câștiguri-fizică-lumea-2.jpg”>

În mod semnificativ, echipa Danaher Cryo a realizat prima instalare a clientului la începutul acestei luni, cu criostatul Pony instalat și acceptat la Departamentul de Energie al SUA. Argonne National Laboratory la periferia Chicago-ului. „Poney combină răcirea continuă sub-Kelvin cu accesul facil la zona rece și eșantionul aflat sub testare”, explică Danaher.

Oamenii de știință Argonne vor folosi criostatul pentru a testa și caracteriza detectoare de particule supraconductoare nanofir pentru aplicații în fizica nucleară. „Datorită spațiului experimental mare al Ponyului, sistemul va fi folosit la testarea napolitanelor complete înainte de tăierea cubulețelor”, notează Danaher. „Ulterior, napolitanele vor fi tăiate cubulețe și cipurile selectate vor fi desfășurate pentru experimente pe linia fasciculului.”

Danaher, la rândul său, dorește, de asemenea, să evidențieze avantajele sistemului Charger – în principal, răcirea continuă de 100 mK „fără bătăi de cap” asociată de obicei cu frigiderele cu diluție. „Exploatăm subsistemul CRC Continuous Miniature Dilutor (CMD)”, explică el. CMD este un frigider mic, autonom, care necesită doar câțiva litri de heliu gazos. Nu este nevoie de nicio manipulare externă a gazului care, la rândul său, elimină serviciul necesar pentru pompe și reduce șansele de pierdere costisitoare de gaz.

„Prin extensie”, adaugă Danaher, „criostatul Charger necesită mai puțin de 1 m² de spațiu de laborator – fără a lua în calcul sistemul de control compact – în timp ce, de obicei, majoritatea frigiderelor cu diluție ar consuma mai mult de două ori.”

Între timp, inovarea continuă a produselor rămâne prioritatea pentru Danaher și designerul său șef de criostate Bryan Schiffner. Având în vedere acest lucru, o nouă suspensie Kevlar care poate fi inclusă în oricare dintre criostatele companiei va fi, de asemenea, dezvăluită la întâlnirea din martie APS. Mai simplu spus, suspensia Kevlar este integrată în criostat pentru a oferi oamenilor de știință o platformă pentru a-și instala eșantionul sau ansamblul aflat sub testare la temperatură rece, fără a risca deteriorarea răcitorului de sorbție CRC.

„Suspensia Kevlar suportă o etapă de probă care oferă o proximitate apropiată de răcitor”, conchide Danaher. „În acest fel, ne putem asigura că criostatul este util din punct de vedere științific datorită unei etape de eșantionare robuste, durabile și spațioase.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/