استحکام، لچک، پیداوری: کرائیوجینک میں صارف پر مبنی اختراع فراہم کرنا

جبکہ گرمیوں کے دوران برطانیہ میں پارا ریکارڈ اونچائیوں کو چھو رہا تھا، ترقیاتی انجینئرز ICEoxford R&D لیبارٹری کی ٹھنڈی جگہ پر بنکر بنائے گئے تھے، جس نے انتہائی کم درجہ حرارت والی حکومتوں کے لیے کمپنی کی تازہ ترین پیشکش میں فنشنگ کو فروغ دیا۔ زیربحث مصنوعات، DRY ICE DYAD، ایک کلوز سائیکل کریوسٹیٹ سسٹم ہے جو 1.7 K بنیادی درجہ حرارت پر ٹھنڈا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے جبکہ نمونہ کی جگہ پر جدید وائبریشن آئسولیشن اور لچکدار آپٹیکل رسائی کے اختیارات فراہم کرتا ہے۔

سیاق و سباق کے لیے، ICEoxford کی بنیادی اہلیت جسمانی علوم کے اندر متنوع ایپلی کیشنز میں تجرباتی مطالعات کی حمایت کرنے کے لیے اعلی درجے کے کرائیوجینک سسٹمز کا ڈیزائن اور ترقی ہے - کوانٹم کمپیوٹنگ اور کوانٹم آپٹکس سے لے کر ہائی ٹمپریچر سپر کنڈکٹیویٹی اور اسکیننگ پروب مائکروسکوپی (SPM) تک۔ آئی سی ای آکسفورڈ کے چیف ٹیکنیکل آفیسر پال کیلی کا دعویٰ ہے کہ جو چیز کمپنی کو الگ کرتی ہے، وہ کسٹمر سروس اور باہمی تعاون پر مبنی جدت پر مسلسل توجہ ہے۔ "دوسرا طریقہ اختیار کریں،" وہ مزید کہتے ہیں، "ہم سائنس دانوں کے ساتھ براہ راست کام کرتے ہیں تاکہ ان کی ضروریات کو دانے دار سطح پر سمجھا جا سکے، جس سے انہیں یہ اعتماد ملے کہ ہم ان کے بجٹ اور تکنیکی خصوصیات کے مقابلے میں بہترین نظام فراہم کر سکتے ہیں۔"

استحکام اور لچک کو ترجیح دینا

مصنوعات کی نشوونما کا وہ باہمی تعاون سے متعلق ماڈل DRY ICE DYAD کی تکنیکی خصوصیات کی نشاندہی کرتا ہے - کم از کم جب بات انتہائی کم وائبریشن کارکردگی کی ہو (<10 nm پر)۔ یہاں کامیابی کی کلید یہ ہے کہ نمونہ یونٹ کو آپٹیکل ٹیبل پر الگ سے رکھا گیا ہے، اس طرح کہ یہ سرد سر اور کریوسٹیٹ کے مرکزی جسم سے الگ تھلگ ہے (اور کمپن کو مزید کم کرنے کے لیے صرف ایک نرم تھرمل لنک سے جڑا ہوا ہے)۔ کیلی بتاتی ہیں، "ہمارا ڈیزائن کا طریقہ یہ ہے کہ کریوسٹیٹ کو مکمل طور پر نمونے کے ماحول سے الگ کر دیا جائے۔" "کریوسٹیٹ لیبارٹری کے فرش پر بیٹھا ہے، جس میں نمونے کی جگہ ملحقہ آپٹیکل ٹیبل پر واقع ہے۔"

درحقیقت، استحکام DRY ICE DYAD کے زیادہ آرکنگ ڈیزائن تھیمز میں سے ایک فراہم کرتا ہے۔ "جبکہ ہمارے سائنسی صارفین سبھی کی منفرد ضروریات ہیں،" کیلی نوٹ کرتی ہے، "وہ سب بالآخر تین اہم نقاط کے ساتھ استحکام کی تلاش میں ہیں۔ ویکیوم استحکام کے بارے میں سوچیں - ایک صاف، قابل اعتماد ویکیوم۔ درجہ حرارت کے استحکام کے بارے میں سوچیں - بہت کم بنیادی درجہ حرارت سے لے کر 300 K تک۔ مکینیکل استحکام کے بارے میں سوچیں - کیونکہ کوانٹم ریسرچ میں بھی چھوٹی سے چھوٹی کمپن کوانٹم اثرات کو ناکام بنا سکتی ہے۔"

آپریشنل لچک ایک اور ڈیزائن پر غور ہے جو DRY ICE DYAD میں سامنے اور درمیان میں ہے۔ مثال کے طور پر: آخری صارف نمونہ کی جگہ کے ماحول کو ٹاپ لوڈنگ ایکسچینج-گیس ماڈیول اور ویکیوم ماڈیول کے درمیان چند گھنٹوں میں تبدیل کر سکتا ہے - ایک ایسا انتظام جو اکثر متضاد تحقیق کے ساتھ ہم آہنگ ہونے کے لیے ورسٹائل کرائیوجینک کولنگ کو یقینی بناتا ہے۔ مصروف لیبارٹریوں میں ترجیحات۔

تفصیلات کے لحاظ سے، ٹاپ-لوڈنگ ایکسچینج-گیس ماڈیول ایک پیٹنٹ شدہ ڈیزائن ہے جو کریوسٹیٹ کے مرکزی جسم کو گرم کیے بغیر نمونے کو تبدیل کرنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح 2 گھنٹے کے نمونے کے کولڈاؤن ٹائم کو قابل بناتا ہے۔ نمونے کی ہیرا پھیری اور گردش چھ محور تک کے ساتھ ساتھ اعلی عددی-ایپرچر آپٹیکل رسائی اور 9 T تک مقناطیسی فیلڈز میں بھی ممکن ہے۔

دریں اثنا، نمونے میں ویکیوم ماڈیول میں 150 ملی میٹر قطر کی کولڈ پلیٹ شامل ہے جس پر نمونہ نصب کیا جاتا ہے (کریوسٹیٹ سے براہ راست تھرمل لنک کے ساتھ)۔ بیرونی ویکیوم پلیٹ اور ریڈی ایشن شیلڈ کو اٹھا کر نمونے کی جگہ تک رسائی حاصل کی جاتی ہے، جبکہ ٹاپ لوڈنگ سیمپل ماڈیول (ایک پروب بیسڈ یونٹ) پورے سسٹم کو گرم کیے بغیر نمونے کی تبدیلیوں کو قابل بناتا ہے۔ کم درجہ حرارت والے نانوپوزیشنرز اور تین مقاصد تک کا انضمام نمونے کی نقل و حرکت اور ہیرا پھیری میں سہولت فراہم کرتا ہے۔

"کریوسٹیٹ واقعی دو مختلف قسم کے تجربات کو سنبھالنے کے لیے ترتیب دیا گیا ہے - ایکسچینج گیس اور انڈر ویکیوم،" کیلی نوٹ کرتی ہے۔ "ایکسچینج گیس تیزی سے تبدیلی اور ابتدائی نمونے کے مطالعے کی اجازت دیتی ہے جو کہ زیادہ تر نہیں، خلا کے تحت طویل دورانیے کے تجربات [دن یا ہفتوں] کا پیش خیمہ ہیں۔"

مقناطیسیت کی پیمائش کے لیے بنایا گیا ہے۔

ٹھنڈک کو ایک طرف رکھتے ہوئے، سپر کنڈکٹنگ میگنےٹ DRY ICE DYAD سسٹم کا ایک لازمی حصہ ہیں، جس میں ICEoxford 9 T فیلڈ طاقت تک سولینائڈ، اسپلٹ پیئر اور ویکٹر روٹیٹ میگنےٹس کی ایک رینج پیش کرتا ہے۔ اگرچہ انتہائی کم درجہ حرارت پر مقناطیسی خصوصیات کا مطالعہ دیا گیا ہے، بہت سے سائنس دان اپنے مواد کی بیک وقت نظری تحقیقات بھی کرنا چاہتے ہیں - اگر نمونہ سولینائڈ مقناطیس کے بڑے کنڈلی کے اندر بیٹھا ہو تو یہ اتنا آسان نہیں ہے۔

ایک آپشن، مثال کے طور پر، نمونے کو ایک سپلٹ پیئر میگنیٹ کے بور میں لوڈ کرنا ہے تاکہ ٹرانسمیشن یا ریفلیکشن موڈ میں لیزر سپیکٹروسکوپی تجربات کی اجازت دی جا سکے۔ دو یا تین طرفہ ویکٹر گھومنے والے میگنےٹس کا استعمال مزید لچک فراہم کرتا ہے، جو کہ بعد میں تین مجرد سمتوں میں مقناطیسی میدان پیدا کرنے کے قابل ہوتا ہے۔ اس طرح، نمونہ کو ساکن رکھنا ممکن ہے جب کہ اس کے ارد گرد مقناطیسی میدان مختلف ہوتا ہے - یہ ایک اہم خصوصیت ہے جب کرسٹل جالی کے اندر کسی مخصوص طیارے کا مطالعہ کیا جائے یا اگر نمونے کی گردش سے پیدا ہونے والی حرارت چھوٹے پیمانے پر مداخلت کا ذریعہ ہو۔ برقی چالکتا کی پیمائش

DRY ICE DYAD کی ایک اور قابل ذکر خصوصیت آٹومیشن پر زور ہے، جس میں LabVIEW پر مبنی سافٹ ویئر درجہ حرارت کو کنٹرول اور مانیٹر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ "یہ صارف کو ذہن میں رکھتے ہوئے تیار کیا گیا ہے،" کیلی نے نتیجہ اخذ کیا، "لیبارٹری کی پیداواری صلاحیت میں اضافہ کرتے ہوئے سسٹم کے سیٹ اپ اور ٹرناراؤنڈ ٹائم کو کم کرنے کے لیے۔" مزید یہ کہ سافٹ ویئر میں خصوصیات شامل کرنا ممکن ہے جیسے سپر کنڈکٹنگ مقناطیس کے لیے مربوط کنٹرول کے ساتھ ساتھ ٹاپ لوڈ اور پروب کو کول ڈاؤن کو خودکار کرنا۔

مخصوص تخصیصات میں آپٹیکل سسٹم کے ارد گرد چھ اضافی پورٹس تک کا آپشن شامل ہوتا ہے تاکہ اختتامی صارفین کو ڈی سی وائرنگ، کوکس کیبلز یا آپٹیکل فائبرز کو ضرورت کی بنیاد پر مربوط کرنے کے قابل بنایا جا سکے۔ صارف مواد کی ایک رینج میں مختلف قطر کی پانچ آپٹیکل ونڈوز کی درخواست بھی کر سکتے ہیں۔

"DRY ICE DYAD کے ساتھ مصنوعات کی جدت جاری ہے،" کیلی نے نتیجہ اخذ کیا۔ "ہمارے پاس پہلے سے ہی 1.6 K اور 1.5 K بنیادی درجہ حرارت ہماری نظروں میں ترقیاتی روڈ میپ پر ہے۔"