USA mõõteriistade spetsialist Danaheri krüogeenika kirjutab ümber ülimadala temperatuuri füüsika, tehnoloogia ja tehnika reegleid
Kui mõnele meeldib kuum, siis teistele meeldib asju külmas hoida – täpsemalt ülikülm. Juhtumiuuring selles osas on Danaheri krüogeenika, USA-s asuv integreeritud alam-Kelvini krüostaadisüsteemide projekteerija ja tootja erinevateks rakendusteks teadusuuringutes ning tööstuslikus uurimis- ja arendustegevuses. Colorado osariigis Boulderis asuv kaks aastat vana tehnoloogiaalane idufirma on seadnud endale ülimadala temperatuuri režiimis kõrge lati, mida tõendab missioon "tahtida peaaegu võimatut elegantsete klassikaliste lahendustega optimaalsete lahenduste saavutamiseks krüogeenne jõudlus – algkontseptsioonist teostuseni”.
Kui see on tagalugu, siis kuidas on selle eripäraga? Danaher Cryo ärimudeli keskmes on koostöö ja krüogeenne innovatsioon – partnerlus nii peamiste tehnoloogiatarnijate kui ka lõppkasutajatega. „Olen uhke – ja mille poole me siin püüdleme – olla palju enamat kui seadmete müüja,“ selgitab Charlie Danaher, Danaher Cryo president ja asutaja. Lihtsamalt öeldes: Danaheri ja tema kolleegide eesmärk on koostööl põhinev tootearendus, et "välja selgitada, mida kliendid vajavad, ja seejärel leida optimaalne külmlahendus krüostaadi disaini, arendamise ja kasutuselevõtu osas".
Tehke koostööd, tehke uuendusi, kiirendage
Pealkirja tasandil jaguneb Danaher Cryo arenev kliendibaas kolmeks põhirühmaks: ülikoolipõhised uurimisrühmad; USA riiklikud laborid, sealhulgas läheduses National Institute of Standards and Technology (NIST) Boulder Laboratories; samuti lennundus- ja kaitsetöövõtjad USA-s ja kaugemalgi.
"Oleme loonud maine, et töötame klientidega käsikäes, et täita nende Kelvini piirkonna nõudeid paljudes teadus- ja inseneriprojektides," selgitab Danaher. Mõelge tipptasemel kasutusjuhtudele, nagu ühe fotoni detektorid raadioastronoomia jaoks; Röntgenikiirguse ja neutronikiirte katsed; ja kõrgtemperatuursete ülijuhtide skaneeriva sondiga mikroskoopiauuringud.
"Meie prioriteetsete kasvuturgude hulgas on tekkiv kvanttehnoloogia tarneahel," lisab Danaher, "kus krüogeensed temperatuurid on olulised materjalide uurimis- ja arendustegevuseks ning seadmete arendamiseks kvantanduri, kvantvõrkude ja kvantarvutusrakenduste valdkonnas."
Danaherile ei ole koostööl põhinev innovatsioon võõras. Enne Danaher Cryo lansseerimist 2022. aasta aprillis töötas ta 25 aastat kõrgematel tootearenduse ja inseneri ametikohtadel ettevõtetes Cryogenic Technical Services (CTS) ja High Precision Devices (HPD) – tehes samal ajal tihedat koostööd paljude tipptasemel klientidega, näiteks Boeing, Üldine aatomika, Lawrence Livermore'i riiklik labor, Harvardi ülikooli, NASA ja NIST.
See sama väljapoole suunatud mõtteviis juhib Danaher Cryo ärilist lähenemist, eriti kui tegemist on tehnoloogiapartnerlustega. Peamine neist on ettevõtte side Chase Researchi krüogeneetika (CRC), Ühendkuningriigi spetsialiseerunud sorptsioonjahutite tootja, mis on võimeline tekitama Kelvinist madalamaid temperatuure (isegi kuni <0.1 K). "Strateegiline partnerlus CRC-ga on kestnud 18 kuud, " ütleb Danaher, "Chase'i jahutid on meie täielikult integreeritud alam-Kelvini krüostaadisüsteemide põhiosa."
Teine kõrgetasemeline partner on Leideni krüogeenika, kus Danaher Cryo juhib Hollandi seadmete tootja lahjenduskülmikute müüki kogu Põhja-Ameerikas. "Me ei töötle ainult ostutellimusi," ütleb Danaher. "Me hõlbustame Leideni toodete paigaldamist, kasutuselevõttu ja vastuvõtmist, samuti pidevat teenindus- ja hooldustuge."
Kodule lähemal on käimas tehnoloogiaalane koostöö NIST-i ja Colorado ülikooli Boulder (CU Boulder), kus Danaher Cryo on nn adaptiivse jahutustehnoloogia (ACT) impulsstoruga krüojahuti eksklusiivne turustuspartner. Kui praeguse põlvkonna impulsstoruga külmikud on spetsiaalselt loodud püsiolekus baastemperatuuril töötamiseks, siis ACT-disain pakub jahutusvõime dünaamilist häälestamist – funktsionaalsust, mis on eriti mõjukas jahutusfaasis.
Töötades koostöölepingu (CRADA) kaudu, on Danaher Cryol nüüd eksklusiivne võimalus litsentsida ACT-tehnoloogia innovatsiooni (hiljuti patenteeris CU Boulder). "Suurte krüogeensete süsteemide jahutusajad võivad ulatuda paarist päevast rohkem kui kuuni, " ütleb Danaher. "ACT-impulsstoru disain võib neid aegu lühendada rohkem kui 50% - see on töövoo tõhususe ning teadus- ja arendustegevuse tootlikkuse seisukohalt mõjuv ettepanek."
Lahedad tehnoloogiad, külm teadus
Samal ajal kui ACT krüogeenset süsteemi hakatakse 2025. aasta teisel poolel turule tooma, pakub Danaher Cryo juba laiaulatuslikku portfelli pideva jahutuse ja ühekordse krüostaadiga süsteeme – tooteportfelli, mida esitletakse Ameerika Füüsika Seltsi (APS) märtsikoosolek järgmisel nädalal Minneapolises, MN.
Pideva jahutussüsteemid säilitavad oma baastemperatuuri määramata ajaks ja sisaldavad Pony (jahutusvõimega alla 825 mK), Bronco (<300 mK) ja laadija (täielikult integreeritud CRC minilahjenduskülmikuga, mis jahutab temperatuurini alla 100 mK). . Ühekordse krüostaadi süsteemid seevastu pakuvad ajapiiranguga jahutust kuni 30 tundi ja hõlmavad Colt (850 mK baastemperatuur), Palomino (300 mK) ja Mustang (200 mK).
Märkimisväärne on see, et Danaher Cryo meeskond tegi selle kuu alguses oma esimese kliendipaigalduse, paigaldades Pony krüostaadi ja USA energeetikaministeeriumis vastu võetud. Argonne'i riiklik labor Chicago äärelinnas. "Pony ühendab pideva kelvini all jahutuse lihtsa juurdepääsuga külmale alale ja proovide võtmisega," selgitab Danaher.
Argonne'i teadlased kasutavad krüostaati ülijuhtivate nanojuhtmetega osakeste detektorite testimiseks ja iseloomustamiseks tuumafüüsika rakendustes. "Tänu Pony suurele katseruumile kasutatakse süsteemi täisvahvlite testimiseks enne kuubikuteks lõikamist," märgib Danaher. "Seejärel lõigatakse vahvlid kuubikuteks ja valitud kiibid võetakse kasutusele valgusvihu katseteks."
Danaher soovib omalt poolt esile tõsta ka laadimissüsteemi plusse – peamiselt pidevat 100 mK jahutust "ilma probleemideta", mida tavaliselt seostatakse lahjenduskülmikutega. "Kasutame CRC pideva miniatuurse lahjendaja (CMD) alamsüsteemi," selgitab ta. CMD on väike iseseisev külmik, mis vajab vaid mõne liitri heeliumgaasi. Puudub vajadus välise gaasikäitluse järele, mis omakorda välistab pumpade hoolduse ja vähendab kalli gaasikao tõenäosust.
"Laienduselt," lisab Danaher, "laadija krüostaat vajab vähem kui 1 m2 laboriruumi – kompaktset juhtimissüsteemi arvestamata –, samas kui tavaliselt tarbivad enamik lahjenduskülmikuid rohkem kui kaks korda rohkem.
Samal ajal on Danaheri ja tema peamise krüostaadidisaineri Bryan Schiffneri prioriteediks pidev tooteuuendus. Seda silmas pidades esitletakse APS märtsi koosolekul ka uut Kevlari vedrustust, mida saab lisada mis tahes ettevõtte krüostaadile. Lihtsamalt öeldes on Kevlari suspensioon integreeritud krüostaadi sisse, et anda teadlastele platvorm oma proovi või testitava koostu paigaldamiseks külmale temperatuurile, ilma et see ohustaks CRC sorptsioonijahutit.
"Kevlari vedrustus toetab proovietappi, mis tagab jahuti vahetus läheduses," järeldab Danaher. "Nii saame tagada, et krüostaat on teaduslikult kasulik tänu tugevale, vastupidavale ja ruumikale proovilavale."
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/
