Research and Development - Brochure
Vakuum je jádrem výzkumu a vývoje.
Od průkopnických oblastí, jako je fyzika vysokých energií a simulace kosmického prostoru, až po další základní aplikace, kde mají vývěvy kritický význam pro experimentování na univerzitách i soukromých laboratořích.
Ve společnosti Edwards vytváříme vakuovou technologii, která splňuje náročné požadavky – ať už ve formě hotových výrobků nebo prostřednictvím řešení na míru; od počátečních rad v závilosti na modelování a specifikací přes implementaci a podporu dodáváme bezpečná, stabilní vakuová prostředí, která udržují krok s komplexními a vyvíjejícími se požadavky na analýzu i objevy.
Nabízíme kompletní sortiment vývěv a měřicích přístrojů od atmosférického po velmi vysoké vakuum (UHV) a dále extrémně vysoké vakuum (XHV):
- Naše řada suchoběžných i olejem těsněných vývěv se stala průmyslovým standardem díky vysoké spolehlivosti, technickým parametrům a možnostem servisu.
- Pro aplikace vyžadující vysoké vakuum poskytuje naše kompletní řady turbomolekulárních vývěv s hybridními ložisky a vývěv s magnetickou levitací s rychlostmi čerpání od 47 do 4 300 l/s-1.
- V aplikacích zahrnujících velmi vysoké vakuum (UHV) a extrémně vysoké vakuum (XHV) nabízíme komplexní řadu ionizačních getrových vývěv, dále vývěv s neodpařovaným getrem a titanových sublimačních vývěv, které dosahují tlaků 10-11 mbar a nižších.
Vakuové systémy pro částicovou fyziku
Vakuové systémy pro synchrotrony, cyklotrony a zařízení Linac
Výzkum v oblasti fyziky vysokých energií (HEP neboli High-Energy Physics), známý také jako částicová fyzika, je obor fyziky, který studuje základní částice a interakce mezi nimi při extrémně vysokých energiích. Výzkum HEP obvykle zahrnuje použití urychlovačů částic. Tato velká zařízení poskytují vědecké nástroje, které urychlují částice na velmi vysoké rychlosti a pak je srážejí s jinými částicemi nebo terči. Pomocí analýzy částic, které jsou produkovány v těchto kolizích, se vědci mohou dozvědět o vlastnostech a chování elementárních částic a jejich interakcích. Další příklady HEP zahrnují synchrotrony, které produkují fotony s vysokou intenzitou a koherentní fotony používané například při stanovování komplexních molekulárních struktur, jako jsou proteiny.
Kromě výzkumu v oblasti fyziky vysokých energií, který v průběhu let vedl k mnoha důležitým vědeckým objevům, přispěl také k vývoji technologií, jako je lékařské zobrazovací metody a léčba rakoviny.
Ve fyzice vysokých energií se úrovně velmi vysokého vakua (UHV) nebo vyššího používají k odstranění zbytkových molekul plynu z dráhy urychlovaných částic. Jejich přítomnost by jinak způsobila, že částice ztratí energii a mění směr v důsledku rozptylu na molekulách plynu a částic; UHV je proto nutné k udržení stabilního a kontrolovaného svazku částic.
Vakuové systémy pro vysoce výkonné laserové paprsky
Vysoce výkonné laserové paprsky se stále častěji používají k prozkoumání široké škály oblastí, od nových oblastí základní fyziky až po aplikace v lékařské vědě, v materiálovém výzkumu a nakládání s jadernými materiály.
Tyto laserové paprsky musí procházet několika zesilovači, aby vznikaly silné impulzy v co nejkratších časových intervalech (10-18 sekund nebo méně). Velké vakuové systémy potřebné k provozu těchto vysoce intenzivních laserových paprsků mají velmi složitou konstrukci; stabilita vakua je nesmírně důležitá.
Ve společnosti Edwards se specializujeme na možnosti modelování vakua pomocí našich jedinečných nástrojů, technik a rozsáhlých zkušeností. To nám umožňuje vybrat správné konfigurace potrubí a vývěv, abychom zajistili, že instalace splní požadavky na vakuum v experimentálních zařízeních našich zákazníků.
Vakuové systémy pro detekci gravitačních vln
Gravitační vlny představují vlnění v zakřivení časoprostoru, které se šíří jako vlna a které se pohybuje směrem od zdroje, jakým je například systém dvojhvězdy. Detekce těchto vln pomáhá experimentálně potvrdit teoretické vysvětlení gravitace, jak předpovídá Einsteinova teorie relativity. Vlny se detekují pomocí složitých interferometrů na zemi a případně i ve vesmíru.
Je nezbytné, aby observatoře vybavené interferometry byly dokonale čisté a mimořádně stabilní, protože jsou vysoce citlivé i na ty nejmenší vibrace.
Celý interferometr proto musí zůstat opticky co nejdokonalejší. Jakýkoli zbytkový plyn by ovlivnil měření, takže světelný paprsek musí pracovat v podmínkách ultra vysokého vakua.
Dodáváme vývěvy dosahující velmi vysokého vakua pro interferometry po celém světě. Detektor Virgo v Itálii spoléhá ve svých experimentálních systémech na suchoběžné spirálové vývěvy XDS, včetně primárního odčerpání a baking-out velkých komor. Detektor Virgo pro gravitační vlny má dvě dlouhé trubice o délce 3 km, každá o průměru 1,2 m, což jsou největší komory s velmi vysokým vakuem v Evropě a druhé největší na světě.
Observatoř LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) detekující gravitační vlny je velké fyzikální experimentální zařízení a observatoře nacházející se na dvou místech: na Hanford S ve státě Washington a Livingston ve státě Louisiana v USA. Byly první, kdo detekoval kosmické gravitační vlny a vyvinuly pozorování gravitačních vln jako astronomický nástroj. S LIGO spolupracujeme již více než 20 let a dodáváme bezolejové suchoběžné vývěvy a turbomolekulární vývěvy STP s magnetickou levitací.
Vakuové systémy pro výzkum jaderné fúze
Jaderná fúze je proces spojování jader a vytváření nového, většího atomového prvku. Při spojování atomová jádra uvolňují velké množství energie, což by mohl být nový zdroj energie.
Výzkum v této oblasti zahrnuje pokusy o vytvoření reakce podobné té, která probíhá uvnitř Slunce, a to fúzí dvou izotopů vodíku, deuteria a tritia, tak aby se vytvořilo helium a energetické neutrony. V magneticky uzavřených fúzních reaktorech se molekuly plynu musí zahřát na velmi vysoké teploty, až na 100 milionů stupňů Celsia, což způsobí, že se promění v kontrolovanou plazmu.
Výzkum jaderné fúze do značné míry zahrnuje pochopení chování plazmy.
Jednou z hlavních výzev, kterým čelí vědci a inženýři zabývající se fúzí, je schopnost zachovat plazmu prostřednictvím udržování správného vakua. Z toho důvodu jsou zapotřebí velké, efektivní vakuové systémy, které zajišťují platformu velmi vysokého vakua ve velkých reaktorech a také v kryogenním systému obklopujícím supravodivé cívky magnetického pole, které vytvářejí vysoká magnetická pole pro uzavření plazmy. Velmi vysoké teploty, ionizující záření a vysoký magnetická pole představují výzvy pro vývěvy, přístrojové vybavení a další hardware.
Abychom vyhověli těmto neustále se vyvíjejícím požadavkům, navrhli jsme ve společnosti Edwards speciální vývěvu na míru založenou na technologii naší turbomolekulární vývěvy nEXT, která je schopna zajistit výrazně vyšší odolnost vůči magnetickému poli spolu s flexibilitou servisu prováděného koncovým uživatelem.
Fúze v inertním kontejnmentu představuje další přístup k vytváření řízených plazmat; společnost Edwards se obdobně podílí na poskytování kompatibilních vakuových technologií.
Vývěvy pro laboratoře a výzkumná zařízení
Vakuum – od nejmenší školní laboratoře po mezinárodní výzkumné a vývojové projekty – usnadňuje rozvoj vzdělávání a vědecký vývoj po celém světě. Ať už hledáte jednu vývěvu nebo kompletní řešení čerpání, naši odborníci vám v každém kroku pomohou s procesem výběru.
Univerzity realizují celou řadu činností vyžadujících vakuum, které se liší podle dané vědecké disciplíny a skupiny.
Mezi příklady typického vakua používaného na univerzitních odděleních patří:
Chemie
usnadnění reakcí ve vakuových podmínkách, jako je odpařování rozpouštědel a destilace.
Fyzika a materiálová věda
pro širokou škálu experimentálních nastavení; studium plynů nebo dynamiky plazmatu, analýza povrchu vzorků v řízeném prostředí UHV nebo vývoj kvantových technologií.
Inženýring
například pro studium v oblastech letectví a tribologie.
Bakterie
pro aplikace, jako je filtrace, lyofilizace ( vakuové sušení vymražováním) a příprava vzorků pro elektronovou mikroskopii.
Věda o životním prostředí
analýza vzorků vzduchu sledující úrovně znečištění nebo výzkum zachycování uhlíku v kontrolovaných prostředích.
Astronomie
povrchová úprava zrcadel dalekohledů a výroba klíčových komponent.
Geologie
úkoly, jako je analýza stabilních izotopů a extrakce kapalin z geologických vzorků.
Lékařská a biomedicínská věda
v aplikacích, jako jsou sušení farmaceutických vzorků lyofilizací a pokročilé zobrazovací techniky.
Nanotechnologie
vytvoření kontrolovaných prostředí pro výrobu a charakterizaci nanomateriálů a zařízení, včetně polovodičové techniky nové generace.
Vývěvy pro rukavicové boxy
Vývěvy se v rukavicovém boxu používají k vytvoření a udržování kontrolované atmosféry pro manipulaci s materiály citlivými na vzduch a k zachování bezpečnosti experimentátora. Tyto uzavřené pracovní prostory zabraňují kontaminaci, která je naprosto nezbytná pro práci s produkty, jako jsou polovodiče, nanomateriály a biologické vzorky. Ve vědeckém výzkumu a vývoji vakuové rukavicové boxy usnadňují syntézu nových sloučenin, montáž složitých zařízení a zkoumání nejmodernějších procesů, které vyžadují pečlivě kontrolované vakuové podmínky.
Pohlédneme-li do budoucnosti, mají vakuové rukavicové boxy rozsáhlé možnosti využití, od postupujících kvantových výpočetních komponent až po zlepšování technologií čisté energie, což podtrhuje jejich klíčovou roli při podpoře inovací v různých oblastech studia.
Vývěvy pro experimentální povrchové úpravy
Vývěvy se běžně používají v experimentálních procesech povrchové úpravy k vytváření a udržování vakuového prostředí při nanášení různých typů povlaků, jako jsou tenké vrstvy, povlaky pro solární články a ochranné nátěry pro elektronická zařízení.
Obecně platí, že procesy zahrnují umístění substrátu určeného k povrchové úpravě do vakuové komory. Vývěva se poté používá k odstranění vzduchu a dalších plynů z komory a vytvoření nízkotlakého prostředí. Jakmile je z komory odčerpán vzduch na požadovaný tlak, je potahový materiál zaveden do komory ve formě plynu nebo páry; vakuum je klíčové pro udržení jednotných a opakovatelných podmínek. Potahový materiál přilne k povrchu substrátu a vytvoří tenkou vrstvu.
V experimentálních procesech povrchové úpravy se používají různé typy vývěv, jako jsou rotační lamelové vývěvy, membránové vývěvy a turbomolekulární vývěvy. Každý typ vývěvy má své vlastní klady a zápory a volba vývěvy velmi závisí na velikosti komory pro vakuovou povrchovou úpravu a na specifických požadavcích procesu povlakování.
Vakuová zařízení pro korozivní prostředí
I když potřebujete vakuové zařízení pro korozivní aplikace, můžete se na nás spolehnout. Chemické laboratoře obvykle používají vakuum k odstraňování látek odpařováním nebo k zastavení reakcí.
K dispozici jsou vakuová zařízení s dobrou odolností proti korozi, charakteristikami pro manipulaci s výpary a klasifikacemi ATEX.
Vakuová zařízení pro kvantovou výpočetní techniku
Kvantová výpočetní technika se opírá o využití kvantových bitů, neboli qubitů, které mohou existovat v superpozici více stavů současně. Tyto stavy jsou extrémně křehké a mohou být snadno narušeny i malým množstvím interferencí z jejich prostředí.
Pro ochranu proti tomuto rušení a dosažení supravodivých stavů potřebných k vytvoření qubitů jsou kvantové počítače obvykle provozovány při extrémně nízkých teplotách blížících se absolutní nule.
Kvantové počítače se zachycenými ionty vyžadují pečlivou kontrolu nad svým prostředím, aby udržely své kvantové stavy. To vyžaduje použití extrémně vysokého vakua (XHV). Kvantové počítače založené na fotonice navíc vyžadují speciální kryogeniku.
Vakuum je také klíčové při výrobě a montáži zařízení pro kvantové snímače a komunikační hardware.
Vakuová zařízení pro výzkum vesmíru
Od svého vzniku v 60. letech je rozsáhlé zkoumání vesmíru stále extrémně drahé a musí simulovat to nejnepřátelštější prostředí, jaké člověk zná.
Jakmile je zařízení na oběžné dráze, oprava nebo výměna komponent jsou často nemožné. Z těchto důvodů je důležité, aby vesmírné projekty velmi důkladně testovaly technologie, které budou použity – od celých satelitů, kosmických lodí až po jednotlivé komponenty.
Naše vakuové technologie simulují kosmické podmínky na zemi, což umožňuje provádět řadu testů, například odolnost proti záření, vysoké teplotní rozsahy a materiálové kompatibility.
- Primární a UHV vývěvy se používají k simulaci vakua, nalézajícího se od vrstev zemské atmosféry až do mezihvězdného prostoru; při tlacích pod 10-10 mbar.
- Kryogenní vakuové a chladicí systémy simulují extrémně chladná prostředí o teplotě –80 °C a nižší, kterým bude muset kosmické vybavení muset odolat.
- Technologie ohřevu ve vakuových komorách umožňují simulaci extrémních tepelných zátěží slunečního záření až do +180 °C. Tyto podmínky jsou nezbytné pro testování kompatibility a trvanlivosti během vzletu / opětovného návratu.
- Kromě toho najdeme vakuové technologie společnosti Edwards v široké škále simulací, jako je například testivání raketového pohonu, odolnosti proti vibracím a testování odolnosti proti kosmickému prachu.
- Naše vývěvy jsou také klíčové pro zajištění čistých, bezprašných prostředí potřebných pro konstrukci kosmických technologií.
Kromě poskytování předních technologií, jako jsou vývěvy a kryogenní řešení, soustředíme se i na zajištění přístupu trhu s vesmírným vybavením ke všem podpůrným produktům, počínaje detektory netěsností a vakuoměry přes součásti až po náhradní díly. Chápeme, že kritické testování lze provést pouze v případě, že provoz vašeho vakuového řešení je 100%.
- Brožura
High Energy Physics - Brochure
