Специалист по приборостроению США Данахер Криогеника переписывает правила физики, технологии и техники сверхнизких температур
В то время как некоторым нравится погорячее, другим нравится, когда все остается холодным – точнее, ультрахолодным. Тематическое исследование в этом отношении Данахер Криогеника, американского разработчика и производителя интегрированных криостатных систем с температурой ниже Кельвина для различных применений в научных исследованиях и промышленных исследованиях и разработках. Расположенный в Боулдере, штат Колорадо, технологический стартап, основанный два года назад, установил для себя высокую планку в режиме сверхнизких температур, о чем свидетельствует заявление о миссии: «достигать почти невозможного с помощью элегантных классических решений для оптимального криогенные характеристики – от первоначальной концепции до реализации».
Если это предыстория, то как насчет подробностей? В центре бизнес-модели Danaher Cryo – сотрудничество и инновации в области криогенной техники – партнерство как с ключевыми поставщиками технологий, так и с конечными пользователями. «То, чем я горжусь – и к чему мы здесь стремимся – это быть чем-то большим, чем просто поставщиком транзакционного оборудования», – объясняет Чарли Данахер, президент и основатель Danaher Cryo. Проще говоря: цель Данахера и его коллег — совместная разработка продукта, «чтобы выяснить, что нужно клиентам на детальном уровне, а затем найти оптимальное холодное решение с точки зрения проектирования, разработки и внедрения криостата».
Сотрудничайте, внедряйте инновации, ускоряйтесь
На уровне заголовков, развивающаяся клиентская база Danaher Cryo распадается на три основные группы: исследовательские группы на базе университетов; Национальные лаборатории США, включая близлежащие Национальный институт стандартов и технологий (NIST) Боулдерские лаборатории; а также подрядчики аэрокосмической и оборонной промышленности в США и за рубежом.
«Мы заслужили репутацию компании, работающей рука об руку с клиентами, чтобы удовлетворить их требования с температурой ниже Кельвина в ряде научных и инженерных проектов», — объясняет Данахер. Подумайте о передовых вариантах использования, таких как детекторы одиночных фотонов для радиоастрономии; Рентгеновские и нейтронные эксперименты на пучках; исследование высокотемпературных сверхпроводников с помощью сканирующей зондовой микроскопии.
«Среди наших приоритетных развивающихся рынков — формирующаяся цепочка поставок квантовых технологий», — добавляет Данахер, — «где криогенные температуры необходимы для исследований и разработок материалов, а также разработки устройств в области квантового зондирования, квантовых сетей и квантовых вычислений».
Данахер, со своей стороны, не новичок в совместных инновациях. До запуска Danaher Cryo в апреле 2022 года он 25 лет проработал на руководящих должностях в сфере разработки продуктов и инженерных разработок в компаниях Cryogenic Tech Services (CTS) и High Precision Devices (HPD), при этом тесно сотрудничая со множеством ведущих клиентов, таких как Boeing, Общая Атомика, Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, Гарвардский университет, НАСА и НИСТ.
Тот же самый открытый образ мышления определяет коммерческий подход Danaher Cryo, не в последнюю очередь, когда речь идет о технологическом партнерстве. Главным из них является сотрудничество компании с Чейз Исследования Криогеники (CRC), специализированного британского производителя сорбционных охладителей, способных создавать температуры ниже Кельвина (даже до <0.1 К). «Стратегическое партнерство с CRC существует уже 18 месяцев», — говорит Данахер, — «при этом охладители Chase служат основным строительным блоком в наших полностью интегрированных криостатных системах с температурой ниже Кельвина».
Еще одним известным партнером является Лейденская криогеника, а Danaher Cryo управляет продажами рефрижераторов для голландского производителя оборудования в Северной Америке. «Мы не просто обрабатываем заказы на поставку», — говорит Данахер. «Мы содействуем установке, вводу в эксплуатацию и приемке продукции Leiden, а также постоянному сервисному и техническому обслуживанию».
Ближе к дому идет постоянное технологическое сотрудничество с NIST и Университет Колорадо Боулдер (CU Boulder), при этом компания Danaher Cryo позиционируется как эксклюзивный партнер по коммерциализации так называемого криокулера с импульсной трубкой с технологией адаптивного охлаждения (ACT). В то время как холодильники с импульсной трубкой нынешнего поколения специально разработаны для работы в установившемся режиме при базовой температуре, конструкция ACT обеспечивает динамическую настройку эффективности охлаждения — функция, которая особенно важна на этапе охлаждения.
Работая в рамках Соглашения о совместных исследованиях и разработках (CRADA), компания Danaher Cryo теперь имеет эксклюзивную возможность лицензировать инновационную технологию ACT (недавно запатентованную CU Boulder). «Время охлаждения больших криогенных систем может варьироваться от пары дней до более месяца», — говорит Данахер. «Конструкция импульсной трубки ACT позволяет сократить это время более чем на 50 % — привлекательное предложение с точки зрения эффективности рабочего процесса и продуктивности исследований и разработок».
Крутые технологии, холодная наука
В то время как криогенная система ACT готовится к полному коммерческому выпуску во второй половине 2025 года, Danaher Cryo уже предлагает комплексный портфель криостатных систем непрерывного охлаждения и одноразовых систем – портфель продуктов, который будет представлен на выставке Мартовское собрание Американского физического общества (APS) в Миннеаполисе, штат Миннесота, на следующей неделе.
Системы непрерывного охлаждения поддерживают базовую температуру в течение неопределенного времени и включают в себя Pony (с способностью охлаждения до температуры ниже 825 мК), Bronco (<300 мК) и Charger (полностью интегрированный с мини-холодильником разбавления CRC для охлаждения до температуры ниже 100 мК). . С другой стороны, одноразовые криостатные системы обеспечивают ограниченное по времени охлаждение в течение до 30 часов и включают Colt (базовая температура 850 мК), Palomino (300 мК) и Mustang (200 мК).
Примечательно, что в начале этого месяца команда Danaher Cryo осуществила первую установку у клиента: криостат Pony был установлен и принят в Министерстве энергетики США. Национальная лаборатория Аргон на окраине Чикаго. «Pony сочетает в себе непрерывное охлаждение ниже Кельвина с легкостью доступа к холодной зоне и тестируемому образцу», — объясняет Данахер.
Ученые из Аргонна будут использовать криостат для тестирования и определения характеристик детекторов частиц на основе сверхпроводящих нанопроводов для применения в ядерной физике. «Благодаря большому экспериментальному пространству Pony система будет использоваться для тестирования целых пластин перед нарезкой кубиками», — отмечает Данахер. «Впоследствии пластины будут нарезаны кубиками, а выбранные чипы будут использованы для экспериментов с лучами».
Данахер, со своей стороны, также стремится подчеркнуть преимущества системы Charger – главным образом, непрерывное охлаждение при температуре 100 мК «без хлопот», обычно связанных с холодильниками с разбавлением. «Мы используем подсистему непрерывного миниатюрного разбавителя (CMD) компании CRC», — объясняет он. CMD — это небольшой автономный холодильник, которому требуется всего несколько литров газообразного гелия. Нет необходимости во внешней обработке газа, что, в свою очередь, исключает необходимость обслуживания насосов и снижает вероятность дорогостоящих потерь газа.
«В более широком смысле, — добавляет Данахер, — для криостата Charger требуется менее 1 м2 лабораторного пространства – не считая компактной системы управления – тогда как обычно большинство холодильников с разбавлением потребляют вдвое больше».
Между тем, постоянные инновации в продукции остаются приоритетом для Данахера и его главного разработчика криостатов Брайана Шиффнера. Учитывая это, на мартовской встрече APS также будет представлена новая кевларовая подвеска, которая может быть включена в любой криостат компании. Проще говоря, кевларовая подвеска интегрирована в криостат, что дает ученым платформу для установки образца или испытуемой сборки при низкой температуре без риска повреждения сорбционного охладителя CRC.
«Кевларовая подвеска поддерживает предметный столик, который обеспечивает непосредственную близость к охладителю», — заключает Данахер. «Таким образом, мы можем гарантировать, что криостат будет полезен с научной точки зрения благодаря прочному, долговечному и просторному предметному столику».
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
- ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
- ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/ultralow-temperature-innovation-integrated-cryostat-systems-open-up-productivity-gains/
