Новое партнерство между ANCORP и LOS Vacuum Products позволит ученым и инженерам оптимизировать условия вакуума для своих процессов, используя свойства алюминия и титана.
Поскольку наука и технологии продолжают расширять границы возможного, растет спрос на более чистые и более контролируемые вакуумные среды, которые можно адаптировать к потребностям каждого приложения. Будь то точные эксперименты в области квантовой физики или массовое производство компьютерных чипов, ученые и инженеры ищут высокопроизводительное оборудование, которое может работать в условиях сверхвысокого вакуума (СВВ) или сверхвысокого вакуума (КСВ), а также работать в рамках ограничений своего приложения. .
В то время как вакуумные системы, изготовленные из нержавеющей стали, по-прежнему являются предпочтительной технологией для большинства процессов, специальные приложения, требующие условий сверхвысокого вакуума или сверхвысокого вакуума, могут извлечь выгоду из свойств, предлагаемых альтернативными материалами, такими как алюминий и титан. Например, в исследовательских центрах с ускорителями частиц алюминий стал популярен для систем пучков, потому что он рассеивает излучение более эффективно, чем нержавеющая сталь. Он также сохраняет меньший остаточный магнетизм, сводя к минимуму любое возможное влияние на сильные магнитные поля, используемые для управления лучом.
«Все больше ученых и инженеров видят преимущества использования алюминия и титана в своих процессах сверхвысокого и сверхвысокого вакуума», — комментирует Том Богдан, вице-президент по развитию бизнеса в АНКОРП, американский производитель вакуумных камер, клапанов и компонентов. «Крупномасштабные научные учреждения и научно-исследовательское сообщество предлагают богатую среду для этих передовых технологий, в то время как коммерческий сектор также начинает использовать алюминий для улучшения условий процесса для высокоточного производства».
ANCORP разрабатывает и производит собственную линейку вакуумного оборудования, а также создала специализированное предприятие для изготовления индивидуальных камер из нержавеющей стали. Теперь компания сформировала партнерство с Вакуумные продукты LOS, которая специализируется на производстве вакуумного оборудования из алюминия и титана, чтобы позволить своим клиентам использовать эти высокоэффективные материалы в своих процессах сверхвысокого и сверхвысокого вакуума. «Это прекрасное партнерство между двумя компаниями, которые сосредоточены на предоставлении высокопроизводительных вакуумных решений для своих клиентов», — комментирует Богдан. «LOS Vacuum выиграет от нашей способности устанавливать связи с мировым рынком, а мы выиграем от добавления их уникальной технологии в наш портфель продуктов».
Компания LOS Vacuum Products была создана в 2013 году для проектирования и производства вакуумных камер для сверхвысокого и сверхвысокого вакуума. «Алюминий и титан становятся все более популярными для удовлетворения растущих требований к более чистым и точным разработкам технологий», — говорит Эрик Джонс, основатель и владелец компании. Хотя первоначальный спрос исходил в основном от исследовательского сообщества, Джонс сообщает о растущем интересе со стороны производителей оборудования, ориентированных на полупроводниковый сектор, а также на развивающиеся рынки для производства медицинских систем и солнечных элементов. «По мере развития этих технологий вакуумная среда становится критически важной», — говорит он.
Одним из ключевых преимуществ алюминия является то, что он быстрее и легче обрабатывается, чем нержавеющая сталь, и поэтому обеспечивает большую гибкость для включения в конструкцию индивидуальных функций. Его превосходная теплопроводность также позволяет алюминиевой камере нагреваться быстрее и более равномерно, что ускоряет процесс отжига, необходимый для достижения условий сверхвысокого или сверхвысокого вакуума. «Нержавеющая сталь должна быть намного более горячей, чтобы десорбировать молекулы газа и загрязняющие вещества с поверхности вакуумной камеры, а это требует больше энергии в течение более длительного периода времени», — объясняет Джонс. «Алюминий снижает как стоимость владения, так и воздействие на окружающую среду, что в сочетании с повышенной технологичностью делает его привлекательным вариантом для полупроводникового сектора».
В то же время вакуумные камеры, изготовленные из титана, представляют собой лучший вариант для экспериментов в области квантовой физики, поскольку их дополнительная прочность и вес обеспечивают большую стабильность процессов, в которых выигрывает генерация гармоник, а также предпочтительны для приложений, где важно устранить любое магнитное поле. сигналы. Титан также действует как газопоглотитель для поглощения водорода – обычного загрязнителя при использовании нержавеющей стали в средах сверхвысокого и сверхвысокого вакуума – что позволяет титановым вакуумным системам поддерживать условия сверхвысокого вакуума примерно до 10–13 Торр.
Будь то алюминий или титан, наилучшие условия процесса достигаются при использовании того же металла в приспособлениях и фитингах, которые используются для взаимодействия с вакуумной системой. Это включает в себя конфлатные фланцы, которые широко используются для обеспечения герметичного уплотнения в средах сверхвысокого и сверхвысокого вакуума, которые работают путем вдавливания двух поверхностей из твердого металла, обработанных с острыми краями, в более мягкую металлическую прокладку. Это заставляет более мягкий металл течь и заполнять любые микроскопические дефекты на поверхностях из твердого металла, создавая уплотнение, способное выдерживать экстремальные температуры и давления вплоть до режима XHV.
ANCORP уже производит плоские фланцы, полностью изготовленные из нержавеющей стали, а LOS Vacuum производит полностью титановые версии, а также несколько моделей, в которых алюминиевый корпус сочетается с поверхностями из нержавеющей стали или титана. «Специализированные компоненты, производимые LOS Vacuum, позволяют нам предложить уникальное решение для клиентов, которые выбрали алюминий или титан для своих вакуумных систем», — комментирует Богдан. «Мы видели клиентов, которые прибегали к использованию двойных уплотнительных колец для своих корпусов, но уплотнение металл-металл снижает выделение газов и приводит к улучшению процесса».
Биметаллические компоненты изготавливаются с использованием метода, называемого сваркой взрывом, — процесса сварки в твердом состоянии, при котором создается прочное механическое соединение толщиной всего в несколько микрон. Заряд взрывчатого вещества сталкивает металлы вместе при чрезвычайно высоком давлении, в результате чего атомные слои вблизи двух поверхностей превращаются в плазму. Когда металлы сталкиваются, струя плазмы движется вдоль поверхностей, очищая их от любых загрязнений, в то время как жидкостное поведение металлов создает волнообразное соединение, достаточно прочное, чтобы выдерживать условия сверхвысокого вакуума и сверхвысокого вакуума.
ANCORP теперь поставляет стандартную линейку биметаллические фланцы и фитинги производства LOS Vacuum, а процесс сварки взрывом также позволяет изготавливать компоненты на заказ из любых двух разнородных металлов. В двух стандартных конфигурациях алюминиевое основание сочетается с поверхностями из различных марок нержавеющей стали, а в другой фланец с титановым покрытием присоединяется к алюминиевому корпусу. Эта вторая версия имеет то преимущество, что устраняет следы магнетизма и позволяет избежать угроз безопасности, вызванных фоновым излучением, и может быть даже более экономичной, чем фланец, облицованный нержавеющей сталью. «Сырье может быть более дорогим, но изготовление биметаллического фланца из нержавеющей стали требует больше операций», — комментирует Джонс. «Для титана процесс склеивания менее сложен и менее дорог».
Джонс и его команда также смогли исключить один из промежуточных материалов, которые обычно необходимы для перехода от одного металла к другому. Их процесс устраняет необходимость в меди, чего производители полупроводников особенно стараются избегать. «Теперь это часть стандартной линейки продуктов, — говорит Джонс. «Это снижает стоимость материалов и производства, а также снижает вероятность утечки через фланец».
В рамках партнерства ANCORP также расширит свои существующие возможности изготовления на заказ, чтобы спроектировать и поставить индивидуальные вакуумные камеры из титана или алюминия. На начальном этапе проектирования компания тесно сотрудничает со своими клиентами, чтобы понять их конкретные требования и порекомендовать наилучшую технологию для их применения. «Если у клиента есть особенно необычный или требовательный процесс, в котором было бы полезно использовать алюминий или титан, мы привлекаем Эрика и его команду для предоставления экспертных знаний», — говорит Богдан. «Помимо адаптации дизайна к приложению, нам необходимо убедиться, что команда LOS Vacuum может изготовить решение с требуемыми параметрами».
Богдан уверен, что добавление этих специализированных возможностей к технологическим предложениям ANCORP поможет открыть новые рынки в секторе исследований и разработок, а также в производстве полупроводников. «Эти решения с низким уровнем газовыделения могут обеспечить реальное преимущество процесса в некоторых приложениях», — говорит он. «Мы хотим сделать эти варианты доступными для большего числа клиентов в международном научном сообществе, а также в коммерческом секторе».
Между тем, для Джонса партнерство с ANCORP предлагает способ представить специальные технологии производства компании гораздо более широкой клиентской базе. «Мы по-прежнему небольшая компания, которая сосредоточена на предоставлении уникальных решений для конкретных проектов, и у нас не так много возможностей для установления контактов с новыми клиентами», — комментирует он. «Партнерство с ANCORP позволит нам вывести ассортимент нашей продукции и технические знания на мировой рынок».
