สภาพแวดล้อมสุญญากาศที่สะอาดขึ้นมอบประโยชน์จากการทดลองและการผลิต

ในขณะที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยียังคงทำลายขอบเขตใหม่ๆ ความต้องการสภาพแวดล้อมสุญญากาศที่สะอาดและควบคุมได้มากขึ้นก็เพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถปรับให้เหมาะกับความต้องการของแต่ละการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นการทดลองที่แม่นยำในฟิสิกส์ควอนตัมหรือการผลิตชิปคอมพิวเตอร์จำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังมองหาอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงที่สามารถบรรลุสภาวะสุญญากาศสูงพิเศษ (UHV) หรือสภาวะสุญญากาศสูงสุดขีด (XHV) ในขณะที่ยังทำงานภายใต้ข้อจำกัดของการใช้งาน .

แม้ว่าระบบสุญญากาศที่ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิมยังคงเป็นเทคโนโลยีที่เลือกใช้สำหรับกระบวนการส่วนใหญ่ การใช้งานเฉพาะทางที่ต้องใช้สภาวะ UHV หรือ XHV จะได้ประโยชน์จากคุณสมบัติของวัสดุทางเลือก เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียม ในศูนย์วิจัยที่มีเครื่องเร่งอนุภาค ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมกลายเป็นที่นิยมสำหรับระบบลำแสงเนื่องจากกระจายรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม นอกจากนี้ยังรักษาความเป็นแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่ให้น้อยลง โดยลดผลกระทบที่เป็นไปได้ใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นกับสนามแม่เหล็กแรงสูงที่ใช้ในการควบคุมลำแสง

“นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจำนวนมากขึ้นเห็นประโยชน์ของการใช้อลูมิเนียมและไททาเนียมสำหรับกระบวนการ UHV หรือ XHV ของพวกเขา” Tom Bogdan รองประธานฝ่ายพัฒนาธุรกิจให้ความเห็น แอนคอร์ปผู้ผลิตห้องสุญญากาศ วาล์ว และส่วนประกอบในสหรัฐอเมริกา “สิ่งอำนวยความสะดวกทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่และชุมชน R&D นำเสนอสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์สำหรับเทคโนโลยีขั้นสูงเหล่านี้ ในขณะที่ภาคการค้าก็เริ่มใช้อะลูมิเนียมเพื่อปรับปรุงเงื่อนไขของกระบวนการสำหรับการผลิตที่มีความแม่นยำสูง”

ANCORP ออกแบบและผลิตอุปกรณ์สุญญากาศในสายผลิตภัณฑ์ของตนเอง และยังได้จัดตั้งโรงงานเฉพาะสำหรับการสร้างห้องแบบกำหนดเองจากเหล็กกล้าไร้สนิม ขณะนี้บริษัทได้ร่วมเป็นพันธมิตรกับ LOS ผลิตภัณฑ์สูญญากาศซึ่งเชี่ยวชาญในการประดิษฐ์ฮาร์ดแวร์สุญญากาศจากอะลูมิเนียมและไททาเนียม เพื่อให้ลูกค้าใช้ประโยชน์จากวัสดุประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ในกระบวนการ UHV และ XHV ของตน “นี่เป็นความร่วมมือที่ยอดเยี่ยมระหว่างสองบริษัทที่มุ่งเน้นการนำเสนอโซลูชันเครื่องดูดฝุ่นที่มีประสิทธิภาพสูงให้กับลูกค้าของพวกเขา” Bogdan ให้ความเห็น “LOS Vacuum จะได้รับประโยชน์จากความสามารถของเราในการเชื่อมต่อกับตลาดโลก ในขณะที่เราได้ประโยชน์จากการเพิ่มเทคโนโลยีเฉพาะของพวกเขาในกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา”

LOS Vacuum Products ก่อตั้งขึ้นในปี 2013 เพื่อออกแบบและสร้างห้องสุญญากาศตามความต้องการสำหรับการใช้งาน UHV และ XHV “อะลูมิเนียมและไททาเนียมกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่สะอาดและแม่นยำยิ่งขึ้น” Eric Jones ผู้ก่อตั้งและเจ้าของบริษัทกล่าว ในขณะที่ความต้องการเริ่มต้นส่วนใหญ่มาจากชุมชนการวิจัย โจนส์รายงานความสนใจที่เพิ่มขึ้นจากผู้ผลิตอุปกรณ์ที่กำหนดเป้าหมายภาคเซมิคอนดักเตอร์ เช่นเดียวกับตลาดเกิดใหม่สำหรับระบบการแพทย์และการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ “ในขณะที่เทคโนโลยีเหล่านั้นเติบโตขึ้น สภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศก็มีความสำคัญอย่างยิ่งยวด” เขากล่าว

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของอลูมิเนียมคือสามารถขึ้นรูปได้เร็วกว่าและง่ายกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ดังนั้นจึงมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการรวมคุณสมบัติตามความต้องการเข้ากับการออกแบบ การนำความร้อนที่เหนือกว่ายังช่วยให้ห้องอลูมิเนียมร้อนเร็วขึ้นและสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งช่วยเร่งกระบวนการอบที่จำเป็นเพื่อให้ได้สภาวะ UHV หรือ XHV “เหล็กกล้าไร้สนิมจำเป็นต้องร้อนกว่ามากเพื่อดูดซับโมเลกุลของก๊าซและสิ่งปนเปื้อนออกจากพื้นผิวของห้องสุญญากาศ และนั่นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในระยะเวลาที่นานขึ้น” โจนส์อธิบาย “อะลูมิเนียมช่วยลดทั้งต้นทุนการเป็นเจ้าของและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งเมื่อรวมกับความสามารถในการผลิตที่เพิ่มขึ้นทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับภาคเซมิคอนดักเตอร์”

ในขณะเดียวกัน ห้องสุญญากาศที่ทำจากไททาเนียมก็เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการทดลองในฟิสิกส์ควอนตัม เนื่องจากความแข็งแรงและน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นทำให้กระบวนการที่ได้รับประโยชน์จากการสร้างฮาร์มอนิกมีความเสถียรมากขึ้น และยังเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานที่จำเป็นต่อการกำจัดแม่เหล็กใดๆ สัญญาณ ไททาเนียมยังทำหน้าที่เป็นตัวรับสำหรับการดูดซับไฮโดรเจน ซึ่งเป็นสารปนเปื้อนทั่วไปเมื่อใช้เหล็กกล้าไร้สนิมในสภาพแวดล้อม UHV หรือ XHV ซึ่งทำให้ระบบสุญญากาศไททาเนียมสามารถรองรับสภาวะ XHV ได้ถึงประมาณ 10^-13 ธอร์.

ไม่ว่าจะใช้อะลูมิเนียมหรือไททาเนียม เงื่อนไขกระบวนการที่ดีที่สุดทำได้โดยใช้โลหะชนิดเดียวกันในฟิกซ์เจอร์และฟิตติ้งที่ใช้เชื่อมต่อกับระบบสุญญากาศ ซึ่งรวมถึงหน้าแปลนคอนแฟลตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้แน่ใจว่าซีลไม่รั่วในสภาพแวดล้อม UHV และ XHV ซึ่งทำงานโดยการกดหน้าโลหะแข็งสองหน้าที่มีคมมีดกลึงเข้ากับปะเก็นโลหะที่อ่อนกว่า สิ่งนี้ทำให้โลหะที่อ่อนกว่าไหลและเติมเต็มความไม่สมบูรณ์ในระดับจุลภาคบนหน้าโลหะแข็ง สร้างการผนึกที่สามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรงจนถึงระดับ XHV

ANCORP ผลิตหน้าแปลนคอนแฟลตที่ทำจากสแตนเลสทั้งหมดแล้ว ในขณะที่ LOS Vacuum ผลิตไททาเนียมทั้งหมด รวมถึงอีกหลายรุ่นที่รวมตัวอะลูมิเนียมเข้ากับหน้าที่ทำจากสแตนเลสหรือไททาเนียม “ส่วนประกอบพิเศษที่ประดิษฐ์ขึ้นโดย LOS Vacuum ช่วยให้เราสามารถนำเสนอโซลูชันที่ไม่เหมือนใครสำหรับลูกค้าที่ใช้อะลูมิเนียมหรือไททาเนียมสำหรับระบบสุญญากาศของพวกเขา” Bogdan ให้ความเห็น “เราได้เห็นลูกค้าที่หันมาใช้แหวนโอริงสองชั้นสำหรับเปลือกหุ้ม แต่ซีลระหว่างโลหะกับโลหะช่วยลดการปล่อยก๊าซและส่งผลให้มีกระบวนการที่ดีขึ้น”

ส่วนประกอบของโลหะคู่ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการประสานการระเบิด ซึ่งเป็นกระบวนการเชื่อมแบบโซลิดสเตตที่สร้างพันธะเชิงกลที่แข็งแรงซึ่งมีความหนาเพียงไม่กี่ไมครอน ประจุระเบิดจะบังคับให้โลหะรวมตัวกันด้วยแรงดันที่สูงมาก ทำให้ชั้นอะตอมที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวทั้งสองกลายเป็นพลาสมา เมื่อโลหะชนกัน พลาสมาจะถูกขับเคลื่อนไปตามพื้นผิวเพื่อขัดทำความสะอาดสิ่งเจือปน ในขณะที่พฤติกรรมที่คล้ายของเหลวของโลหะจะสร้างรอยต่อรูปคลื่นที่แข็งแรงพอที่จะทนต่อสภาวะ UHV และ XHV

ขณะนี้ ANCORP จัดหาสายมาตรฐานของ หน้าแปลนและข้อต่อ bimetal ผลิตโดย LOS Vacuum ในขณะที่กระบวนการติดระเบิดยังช่วยให้สามารถประดิษฐ์ชิ้นส่วนตามความต้องการได้จากโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน การกำหนดค่ามาตรฐานสองแบบรวมฐานอะลูมิเนียมเข้ากับหน้าที่ทำจากสเตนเลสสตีลเกรดต่างๆ ในขณะที่อีกแบบเชื่อมหน้าแปลนไทเทเนียมเข้ากับตัวอะลูมิเนียม รุ่นที่สองนี้มีข้อได้เปรียบในการขจัดรอยแม่เหล็กและหลีกเลี่ยงอันตรายด้านความปลอดภัยที่เกิดจากการแผ่รังสีพื้นหลัง และยังสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากกว่าหน้าแปลนที่เป็นเหล็กกล้าไร้สนิม “วัตถุดิบอาจมีราคาแพงกว่า แต่หน้าแปลน bimetal ที่ทำจากสแตนเลสต้องมีขั้นตอนมากขึ้นในการประดิษฐ์” โจนส์ให้ความเห็น “สำหรับไททาเนียม กระบวนการเชื่อมประสานนั้นซับซ้อนน้อยกว่าและราคาไม่แพง”

โจนส์และทีมงานของเขายังสามารถกำจัดวัสดุระหว่างชั้นซึ่งมักจะจำเป็นในการเปลี่ยนจากโลหะหนึ่งไปยังอีกโลหะหนึ่ง กระบวนการของพวกเขาทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ทองแดง ซึ่งผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์มักหลีกเลี่ยงเป็นพิเศษ “นั่นเป็นส่วนหนึ่งของสายผลิตภัณฑ์มาตรฐาน” โจนส์กล่าว “ช่วยลดต้นทุนของวัสดุและการผลิต และลดความเป็นไปได้ของเส้นทางรั่วผ่านหน้าแปลน”

ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือ ANCORP จะขยายความสามารถในการผลิตแบบกำหนดเองที่มีอยู่เพื่อออกแบบและจัดหาห้องสุญญากาศตามความต้องการที่ผลิตจากไทเทเนียมหรืออะลูมิเนียม ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้น บริษัททำงานอย่างใกล้ชิดกับลูกค้าเพื่อทำความเข้าใจข้อกำหนดเฉพาะของลูกค้าและแนะนำเทคโนโลยีที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งาน “หากลูกค้ามีกระบวนการที่ไม่ธรรมดาหรือมีความต้องการเป็นพิเศษซึ่งจะได้ประโยชน์จากการใช้อะลูมิเนียมหรือไททาเนียม เราจะให้ Eric และทีมของเขาเข้ามามีส่วนร่วมเพื่อมอบความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน” Bogdan กล่าว “เช่นเดียวกับการปรับแต่งการออกแบบให้เหมาะกับการใช้งาน เราต้องมั่นใจว่าทีมงานของ LOS Vacuum สามารถผลิตโซลูชันตามพารามิเตอร์ที่ต้องการได้”

Bogdan มั่นใจว่าการเพิ่มความสามารถพิเศษเหล่านี้ให้กับการนำเสนอเทคโนโลยีของ ANCORP จะช่วยเปิดตลาดใหม่ในภาค R&D เช่นเดียวกับในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ “โซลูชันที่ปล่อยแก๊สออกต่ำเหล่านี้สามารถมอบข้อได้เปรียบด้านกระบวนการที่แท้จริงในบางแอปพลิเคชัน” เขากล่าว “เราต้องการทำให้ตัวเลือกเหล่านี้พร้อมใช้งานสำหรับลูกค้ามากขึ้นในชุมชนวิทยาศาสตร์นานาชาติ รวมถึงในภาคการค้าด้วย”

ในขณะเดียวกัน สำหรับโจนส์ การเป็นหุ้นส่วนกับ ANCORP ช่วยให้สามารถเปิดเผยเทคนิคการผลิตแบบพิเศษของบริษัทแก่ฐานลูกค้าที่ใหญ่ขึ้นมาก “เรายังคงเป็นบริษัทขนาดเล็กที่มุ่งเน้นการนำเสนอโซลูชันเฉพาะสำหรับโครงการเฉพาะ และเราไม่มีกำลังมากพอที่จะเชื่อมต่อกับลูกค้ารายใหม่” เขาแสดงความคิดเห็น “การเป็นพันธมิตรกับ ANCORP จะทำให้เราสามารถนำผลิตภัณฑ์และความเชี่ยวชาญทางเทคนิคของเราออกสู่ตลาดโลกได้”