ความเสถียร ความยืดหยุ่น ผลผลิต: นำเสนอนวัตกรรมที่เน้นผู้ใช้เป็นศูนย์กลางในไครโอเจนิกส์

ในขณะที่ปรอทพุ่งแตะระดับสูงสุดเป็นประวัติการณ์ในสหราชอาณาจักรในช่วงฤดูร้อน วิศวกรฝ่ายพัฒนาที่ ไอซ์อ็อกซ์ฟอร์ด ถูกบดบังในห้องทดลอง R&D สุดเจ๋ง ทำให้การตกแต่งสำเร็จลุล่วงไปพร้อมกับข้อเสนอล่าสุดของบริษัทสำหรับระบบอุณหภูมิต่ำพิเศษ ผลิตภัณฑ์ที่เป็นปัญหา the ย้อมน้ำแข็งแห้งเป็นระบบ cryostat แบบปิดที่สามารถทำความเย็นได้ถึงอุณหภูมิฐาน 1.7 K ในขณะที่ให้การแยกการสั่นสะเทือนที่ล้ำสมัยและตัวเลือกการเข้าถึงด้วยแสงที่ยืดหยุ่นสำหรับพื้นที่ตัวอย่าง

สำหรับบริบท ความสามารถหลักของ ICEoxford คือการออกแบบและพัฒนาระบบแช่แข็งระดับไฮเอนด์เพื่อสนับสนุนการศึกษาทดลองในการใช้งานที่หลากหลายภายในวิทยาศาสตร์กายภาพ ตั้งแต่การคำนวณควอนตัมและควอนตัมออปติกไปจนถึงการนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและกล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน (SPM) Paul Kelly หัวหน้าเจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของ ICEoxford กล่าวว่าสิ่งที่ทำให้บริษัทแตกต่างออกไปคือการมุ่งเน้นที่การบริการลูกค้าและนวัตกรรมการทำงานร่วมกันอย่างไม่หยุดยั้ง "ในอีกทางหนึ่ง" เขากล่าวเสริม "เราทำงานโดยตรงกับนักวิทยาศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจความต้องการของพวกเขาในระดับที่ละเอียด ทำให้พวกเขามั่นใจว่าเราสามารถส่งมอบระบบที่เหมาะสมที่สุดเมื่อเทียบกับงบประมาณและข้อกำหนดทางเทคนิค"

จัดลำดับความสำคัญความเสถียรและความยืดหยุ่น

รูปแบบการทำงานร่วมกันของการพัฒนาผลิตภัณฑ์นั้นเป็นรากฐานของข้อกำหนดทางเทคนิคของ DRY ICE DYAD – อย่างน้อยก็ในด้านประสิทธิภาพการสั่นสะเทือนต่ำมาก (ที่ <10 นาโนเมตร) กุญแจสู่ความสำเร็จที่นี่คือหน่วยตัวอย่างที่ถูกแยกไว้บนโต๊ะออปติคัล โดยแยกจากหัวเย็นและส่วนหลักของตู้แช่แข็ง (และเชื่อมต่อด้วยตัวเชื่อมความร้อนที่อ่อนนุ่มเท่านั้นเพื่อลดการสั่นสะเทือนเพิ่มเติม) “แนวทางการออกแบบของเราคือการแยกไครโอสแตทออกจากสภาพแวดล้อมตัวอย่างทั้งหมด” เคลลี่อธิบาย “ตู้แช่แข็งตั้งอยู่บนพื้นห้องปฏิบัติการ โดยมีพื้นที่ตัวอย่างอยู่บนโต๊ะออปติคัลที่อยู่ติดกัน”

อันที่จริง ความเสถียรเป็นหนึ่งในธีมการออกแบบที่โค้งมนของ DRY ICE DYAD “ในขณะที่ลูกค้าทางวิทยาศาสตร์ของเราทุกคนมีข้อกำหนดเฉพาะ” Kelly กล่าว “ท้ายที่สุดแล้ว พวกเขาทั้งหมดมองหาความเสถียรตามพิกัดหลักสามแห่ง นึกถึงความคงตัวของสุญญากาศ - เครื่องดูดฝุ่นที่สะอาดและเชื่อถือได้ คิดว่าความเสถียรของอุณหภูมิ - จากอุณหภูมิฐานที่ต่ำมากถึง 300 K ลองนึกถึงความเสถียรทางกล - เพราะในการวิจัยควอนตัมแม้แต่การสั่นสะเทือนที่เล็กที่สุดก็อาจทำให้เอฟเฟกต์ควอนตัมล้มเหลวได้”

ความยืดหยุ่นในการใช้งานเป็นอีกหนึ่งข้อพิจารณาในการออกแบบที่เป็นศูนย์กลางของ DRY ICE DYAD ประเด็นสำคัญ: ผู้ใช้ปลายทางสามารถเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของพื้นที่ตัวอย่างระหว่างโมดูลแลกเปลี่ยนก๊าซที่โหลดด้านบนและโมดูลสูญญากาศภายในสองสามชั่วโมง - การจัดวางเพื่อให้แน่ใจว่าการทำความเย็นด้วยความเย็นเอนกประสงค์เพื่อให้สอดคล้องกับการวิจัยที่มักขัดแย้งกัน ลำดับความสำคัญในห้องปฏิบัติการที่วุ่นวาย

ในแง่ของข้อมูลเฉพาะ โมดูลแลกเปลี่ยนก๊าซที่โหลดด้านบนเป็นการออกแบบที่ได้รับการจดสิทธิบัตร ซึ่งช่วยให้สามารถเปลี่ยนตัวอย่างได้โดยไม่ต้องทำให้ร่างกายหลักของเครื่องแช่แข็งอุ่นขึ้น ดังนั้นจึงช่วยให้มีเวลาคูลดาวน์ของตัวอย่าง 2 ชั่วโมง การปรับและหมุนตัวอย่างสามารถทำได้สูงสุด 9 แกน พร้อมกับการเข้าถึงด้วยรูรับแสงด้วยรูรับแสงที่เป็นตัวเลขสูงและสนามแม่เหล็กสูงถึง XNUMX T

ในขณะเดียวกัน โมดูลตัวอย่างในสุญญากาศประกอบด้วยแผ่นทำความเย็นขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 150 มม. ซึ่งติดตั้งตัวอย่างไว้ สามารถเข้าถึงพื้นที่ตัวอย่างได้โดยการยกแผ่นสูญญากาศด้านนอกและแผงป้องกันรังสี ในขณะที่โมดูลตัวอย่างที่รับน้ำหนักสูงสุด (หน่วยที่ใช้โพรบ) ช่วยให้สามารถเปลี่ยนแปลงตัวอย่างได้โดยไม่ต้องทำให้ทั้งระบบร้อนขึ้น การรวมตัวกำหนดตำแหน่งนาโนที่อุณหภูมิต่ำและวัตถุประสงค์สูงสุดสามประการช่วยให้การเคลื่อนที่และการจัดการตัวอย่างง่ายขึ้น

“ตู้แช่แข็งถูกตั้งค่าขึ้นมาเพื่อจัดการกับการทดลองสองประเภทที่แตกต่างกัน – ภายใต้ก๊าซแลกเปลี่ยนและภายใต้สุญญากาศ” Kelly กล่าว "ก๊าซแลกเปลี่ยนช่วยให้สามารถพลิกฟื้นได้อย่างรวดเร็วและศึกษาตัวอย่างเบื้องต้น ซึ่งมักจะเป็นปัจจัยตั้งต้นของการทดลองที่มีระยะเวลายาวนานกว่า [วันหรือสัปดาห์] ภายใต้สภาวะสุญญากาศ"

แม่เหล็กสั่งทำพิเศษ

แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดเป็นส่วนสำคัญของระบบ DRY ICE DYAD โดยที่ ICEoxford นำเสนอช่วงของแม่เหล็กโซลินอยด์ คู่แยก และแม่เหล็กหมุนเวกเตอร์ที่ความแรงของสนามสูงสุด 9 T ในขณะที่มีการศึกษาสมบัติทางแม่เหล็กที่อุณหภูมิต่ำมาก นักวิทยาศาสตร์หลายคนก็ต้องการทำการตรวจสอบวัสดุด้วยแสงพร้อมกันด้วยแสง ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายหากตัวอย่างอยู่ในขดลวดขนาดใหญ่ของแม่เหล็กโซลินอยด์

ตัวอย่างเช่น ทางเลือกหนึ่งคือการโหลดตัวอย่างเข้าไปในรูของแม่เหล็กแยกคู่เพื่อให้ทำการทดลองเลเซอร์สเปกโทรสโกปีในโหมดส่งผ่านหรือโหมดสะท้อน การใช้แม่เหล็กหมุนเวกเตอร์แบบสองหรือสามทางช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น โดยแม่เหล็กจะสร้างสนามแม่เหล็กในสามทิศทางที่ไม่ต่อเนื่องกัน ด้วยวิธีนี้ เป็นไปได้ที่จะทำให้ตัวอย่างอยู่กับที่ในขณะที่สนามแม่เหล็กมีความหลากหลายรอบตัว ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญเมื่อศึกษาระนาบเฉพาะภายในโครงผลึกคริสตัล หรือหากความร้อนที่เกิดจากการหมุนตัวอย่างเป็นสาเหตุของการรบกวนสำหรับขนาดเล็ก การวัดค่าการนำไฟฟ้า

คุณลักษณะเด่นอีกประการหนึ่งของ DRY ICE DYAD คือการเน้นที่ระบบอัตโนมัติ โดยใช้ซอฟต์แวร์ที่ใช้ LabVIEW เพื่อควบคุมและตรวจสอบอุณหภูมิ “สิ่งนี้ได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงลูกค้าเป็นหลัก” Kelly กล่าวสรุป “เพื่อลดเวลาการตั้งค่าและเวลาตอบสนองของระบบในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ” ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถเพิ่มคุณสมบัติให้กับซอฟต์แวร์ได้ เช่น การควบคุมในตัวสำหรับแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ตลอดจนการทำให้โหลดบนสุดและโพรบเย็นลงโดยอัตโนมัติ

การปรับแต่งเฉพาะรวมถึงตัวเลือกสำหรับพอร์ตเพิ่มเติมอีกหกพอร์ตรอบระบบออปติคัล เพื่อให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถรวมสายไฟ DC, สายโคแอกซ์ หรือไฟเบอร์ออปติกตามความจำเป็น ผู้ใช้ยังสามารถขอหน้าต่างออปติคัลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกันได้สูงสุดห้าช่องในวัสดุประเภทต่างๆ

“นวัตกรรมผลิตภัณฑ์กำลังดำเนินต่อไปด้วย DRY ICE DYAD” เคลลี่สรุป "เรามีอุณหภูมิฐาน 1.6 K และ 1.5 K อยู่แล้วในมุมมองของเราในแผนงานการพัฒนา"