Research and Development - Brochure
El vacío está en el centro de la investigación y el desarrollo.
Desde campos pioneros, como la física de alta energía y la simulación espacial, hasta aplicaciones más de base, en las que las bombas de vacío son fundamentales para la experimentación en laboratorios universitarios y privados.
En Edwards, creamos una tecnología de vacío para satisfacer estas demandas exactas a través de soluciones listas para usar o personalizadas; desde el asesoramiento inicial sobre modelado y especificaciones hasta la implementación y el soporte, ofrecemos entornos de vacío seguros y estables, que se ajustan a las exigencias complejas y cambiantes de los análisis y la detección.
Ofrecemos una gama completa de bombas de vacío y manómetros, desde los de vacío atmosférico hasta los de vacío ultraalto (UHV, del inglés Ultra-High Vacuum) y más allá, en vacío extremadamente alto (XHV, del inglés Extreme-High Vacuum):
- Nuestra gama de bombas principales de funcionamiento en seco y con cierre de aceite se ha convertido en el estándar del sector gracias a su confiabilidad, rendimiento y funcionalidad.
- Para aplicaciones que requieren alto vacío, nuestra gama integral de bombas de cojinete híbridas y turbomoleculares con levitación magnética proporcionará velocidades de bombeo de 47 a 4300 ls-1.
- En aplicaciones que implican UHV y XHV, ofrecemos una amplia gama de bombas de iones de captura, así como bombas captadoras sin evaporación y de sublimación de titanio, que alcanzan presiones de 10-11 mbar o menos.
Sistemas de vacío para física de alta energía
Sistemas de vacío para sincrotrones, ciclotrones y aceleradores lineales
La investigación de física de alta energía (HEP, del inglés High-Energy Physics), también conocida como física de partículas, es una rama de la física que estudia las partículas fundamentales y las interacciones entre estas mediante energías extremadamente altas. La investigación de la HEP generalmente implica el uso de aceleradores de partículas. Estas grandes instalaciones son instrumentos científicos que aceleran las partículas a velocidades muy altas y, luego, las hacen chocar con otras partículas u objetivos. Mediante el análisis de las partículas que se producen en estas colisiones, los investigadores pueden aprender sobre las propiedades y el comportamiento de las partículas fundamentales y sus interacciones. Otros ejemplos de HEP incluyen los sincrotrones, que producen fotones de alta intensidad y coherentes, utilizados, por ejemplo, en la determinación de estructuras moleculares complejas como las proteínas.
Además de la investigación en física de alta energía que conduce a muchos descubrimientos científicos importantes con el tiempo, también ha contribuido al desarrollo de tecnologías como en las áreas de imágenes médicas y tratamiento del cáncer.
En la HEP, se utilizan niveles de vacío de UHV o menos para eliminar las moléculas de gas residuales de la trayectoria de las partículas que se aceleran. De lo contrario, estas moléculas hacen que las partículas pierdan energía y cambien de dirección mediante la dispersión de partículas-moléculas de gas; por lo tanto, se requiere UHV para mantener un haz de partículas estable y controlado.
Sistemas de vacío para rayos láser de alta potencia
Los rayos láser de alta potencia se utilizan cada vez más para investigar una amplia gama de dominios, desde nuevos campos en física fundamental hasta aplicaciones en ciencia médica, estudios de materiales solares y manejo de materiales nucleares.
Estos rayos láser deben desplazarse a través de varios amplificadores para producir pulsos potentes en los intervalos de tiempo más cortos (10-18 segundos o menos). Los sistemas de vacío grandes necesarios para operar estos rayos láser de alta intensidad tienen un diseño muy complejo; la estabilidad del vacío es de suma importancia.
En Edwards, nos hemos especializado en capacidades de modelado al vacío con nuestras herramientas, técnicas y nuestra vasta experiencia exclusivas. Esto nos permite seleccionar las configuraciones correctas de tuberías y bombas para garantizar que la instalación alcance los requisitos de vacío de los experimentos de nuestros clientes.
Sistemas de vacío para detección de ondas gravitacionales
Las ondas gravitacionales son ondulaciones en la curvatura del espacio-tiempo, que se propagan como una onda, desplazándose hacia afuera desde una fuente, como un sistema de estrella binaria. La detección de estas ondas ayuda a confirmar la explicación de la gravedad, tal como lo predice la teoría de la relatividad de Einstein. Estas ondas se detectan mediante interferómetros complejos en el suelo y, posiblemente, en el espacio.
Es esencial que los observatorios que albergan los interferómetros estén perfectamente limpios y ofrezcan extrema estabilidad, ya que tienen una alta sensibilidad a las vibraciones más pequeñas.
Por lo tanto, todo el interferómetro debe permanecer lo más ópticamente perfecto posible. Cualquier gas residual afectaría la medición, por lo que el haz de luz debe funcionar en condiciones de vacío ultraalto.
Hemos llevado interferómetros a todo el mundo con bombas de vacío ultraalto. El detector Virgo en Italia depende de bombas de desplazamiento en seco XDS para sus configuraciones experimentales, lo que incluye la evacuación previa y la degasificación de cámaras grandes. Virgo tiene dos tubos de 3 km de largo, cada uno de 1,2 m de diámetro, que son los recipientes de ondas gravitacionales de vacío ultraalto más grandes de Europa, y los segundos más grandes del mundo.
El observatorio de interferómetro láser de onda gravitacional (LIGO, del inglés Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) es un experimento físico a gran escala, con observatorios ubicados en 2 sitios a 3000 km de distancia entre sí: Hanford S, Washington y Livingston, Luisiana, en EE. UU. Fueron los primeros en detectar ondas gravitacionales cósmicas y desarrollar observaciones de ondas gravitacionales como una herramienta astronómica. Nos hemos asociado con LIGO durante más de 20 años para proporcionarle bombas en seco sin aceite y bombas turbomoleculares con levitación magnética STP.
Sistemas de vacío para la investigación de fusión nuclear
La fusión nuclear es el proceso de combinar núcleos para producir un elemento de masa atómica más alta. Cuando se combinan los núcleos atómicos, liberan una gran cantidad de energía, que se puede aprovechar como fuente de energía.
La investigación en este campo implica intentos basados en fusión de confinamiento magnético para recrear una reacción similar a la que ocurre en el sol, mediante la fusión de dos isótopos de hidrógeno, el deuterio y el tritio, para crear helio y neutrones energéticos. En los reactores de fusión de confinamiento magnético, las moléculas de gas deben calentarse a temperaturas muy altas, hasta 100 millones de grados Celsius, para crear un plasma controlado.
Las investigaciones de fusión nuclear, en gran medida, conllevan entender el comportamiento del plasma.
Uno de los principales desafíos que enfrentan los científicos e ingenieros de fusión es la capacidad de preservar el plasma manteniendo la presión de vacío correcta. Esto exige sistemas de vacío eficaces a gran escala, que garanticen una plataforma de vacío ultraalto en los recipientes de reactor grandes y también en el sistema criogénico que rodea las bobinas de campo magnético superconductoras, que crean campos magnéticos altos para confinar el plasma. Las temperaturas muy altas, la radiación ionizante y los campos magnéticos altos son desafíos importantes para las bombas de vacío, los instrumentos y otros mecanismos.
Para satisfacer estas demandas en constante evolución, en Edwards, diseñamos y desarrollamos una bomba especial a medida, basada en nuestra tecnología de bombas turbomoleculares nEXT, que es capaz de proporcionar una resistencia de campo magnético significativamente mayor, junto con la flexibilidad de la facilidad de servicio para el usuario final.
La fusión de confinamiento inercial es otro método para crear plasmas controlados y, de manera similar, Edwards también participa en la oferta de tecnologías de vacío compatibles.
Bombas de vacío para laboratorios e instalaciones de investigación
Desde el laboratorio escolar más pequeño hasta proyectos internacionales de investigación y desarrollo, el vacío está facilitando el desarrollo educativo y la evolución científica en todo el mundo. Ya sea que busque una sola bomba o una solución de bombeo completa, nuestros expertos están disponibles para guiarlo a través del proceso de selección en cada paso.
Las universidades llevan a cabo un gran número de actividades que requieren vacío y que pueden variar en función de la disciplina y el departamento.
Algunos ejemplos de vacío típicos utilizados en departamentos universitarios incluyen lo siguiente:
Química
facilitar las reacciones en condiciones de vacío, tareas como la evaporación de solventes y la destilación.
Física y ciencia de los materiales
para una amplia gama de configuraciones experimentales, para estudiar los gases o la dinámica plasmática, para analizar las superficies de las muestras en entornos de UHV controlados o para el desarrollo de tecnologías cuánticas.
Ingeniería
por ejemplo, para estudios en áreas aeroespaciales y tribología.
Biología
para aplicaciones como la filtración, la liofilización y la preparación de muestras por microscopía electrónica.
Ciencias medioambientales
para analizar muestras de aire, monitorear los niveles de contaminación o la investigación de captura de carbono en entornos controlados.
Astronomía
para el recubrimiento de espejos de telescopios y la fabricación de componentes cruciales.
Geología
para tareas como el análisis de isótopos estables y la extracción de líquidos de muestras geológicas.
Ciencia de la medicina y biomédica
en aplicaciones como la liofilización de muestras farmacéuticas y técnicas avanzadas de adquisición de imágenes.
Nanotecnología
para crear ambientes controlados para la fabricación y caracterización de materiales y dispositivos a nanoescala, incluida la última generación de tecnologías de semiconductores.
Bombas de vacío para cámaras estancas con guantes
Se utilizan bombas de vacío en las cámaras estancas con guantes con el fin de crear y conservar una atmósfera controlada para la manipulación de materiales sensibles al aire y mantener la seguridad del experimentador. Estos espacios de trabajo cerrados evitan la contaminación, lo cual es vital para trabajar en productos como semiconductores, nanomateriales y muestras biológicas. En la investigación y el desarrollo científicos, las cámaras estancas con guantes al vacío facilitan la síntesis de compuestos nuevos, el ensamblaje de dispositivos complejos y la exploración de procesos de vanguardia que exigen condiciones de vacío meticulosamente controladas.
Con miras hacia el futuro, las posibles aplicaciones de las cámaras estancas con guantes al vacío son amplias, desde el avance de los componentes informáticos cuánticos hasta la mejora de las tecnologías de energía limpia, lo que destaca su papel fundamental en el impulso de la innovación en diversas áreas de estudio.
Bombas de vacío para recubrimiento experimental
Las bombas de vacío se utilizan comúnmente en los procesos de recubrimiento experimentales para crear y mantener un ambiente de vacío durante el depósito de varios tipos de recubrimientos, como películas delgadas, recubrimientos para celdas solares y recubrimientos protectores de dispositivos electrónicos.
En general, los procesos implican colocar el sustrato que se recubrirá dentro de una cámara de vacío. La bomba de vacío se utiliza, entonces, para extraer el aire y otros gases de la cámara, lo que crea un entorno de baja presión. Una vez que se ha evacuado la cámara para dejarla a la presión deseada, el material de recubrimiento se introduce en la cámara en forma de gas o vapor; el vacío es crucial para mantener condiciones uniformes y replicables. El material de recubrimiento se adhiere a la superficie del sustrato y forma una película delgada.
Existen diferentes tipos de bombas de vacío que se utilizan en los procesos de recubrimiento experimental, tales como bombas de paletas rotativas, bombas de diafragma y bombas turbomoleculares. Cada tipo de bomba tiene sus respectivas ventajas y desventajas, y la elección de la bomba depende en gran medida del tamaño del recipiente de recubrimiento al vacío y de los requisitos específicos del proceso de recubrimiento.
Equipo de vacío para entornos corrosivos
Incluso si necesita equipos de vacío para aplicaciones corrosivas, puede confiar en nosotros. Por lo general, los laboratorios químicos utilizan vacío para eliminar sustancias por evaporación o impedir que se produzcan reacciones.
Se ofrecen equipos de vacío con buena resistencia a la corrosión, características de manipulación del vapor y clasificaciones ATEX.
Equipo de vacío para informática cuántica
La informática cuántica depende del uso de bits o cúbits cuánticos, que pueden existir en una superposición de varios estados simultáneamente. Estos estados tienen una fragilidad extrema y se pueden ver alterados con facilidad incluso por pequeñas cantidades de interferencia de su entorno.
A fin de protegerse contra esta interferencia y lograr los estados de superconducción necesarios para crear cúbits, las computadoras cuánticas, por lo general, se operan a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto.
Las computadoras cuánticas de iones atrapados requieren un control cuidadoso de su entorno para mantener sus estados cuánticos. Esto requiere el uso de vacío XHV. Además, las computadoras cuánticas basadas en fotónica requieren criogenia a medida.
El vacío también es crucial en la fabricación y el ensamblaje de dispositivos para sensores cuánticos y hardware de comunicación.
Equipo de vacío para la investigación espacial
Desde su llegada en la década de 1960, la exploración espacial a gran escala sigue siendo extremadamente costosa y tiene que simular los entornos más hostiles conocidos por el hombre.
Una vez en órbita, es a menudo imposible reparar o reemplazar componentes y, por estos motivos, es vital que los proyectos espaciales prueben enérgicamente las tecnologías que se utilizarán, desde satélites completos hasta naves espaciales y cada componente individual.
Nuestras tecnologías de vacío simulan condiciones similares al espacio en la Tierra, que permiten realizar un espectro de pruebas, como resistencia a la radiación, rangos de altas temperaturas y compatibilidades de materiales.
- Las bombas primarias y UHV se utilizan para replicar, en las capas de la atmósfera de la Tierra, el vacío del espacio interestelar; a presiones por debajo de 10-10 mbar.
- Los sistemas de criovacío y enfriamiento simulan ambientes de frío extremo de -80 °C o menos, que el equipo espacial debe soportar.
- Las tecnologías de calentamiento dentro de las cámaras de vacío permiten simular cargas de calor solar extremas de hasta +180 °C. Estas condiciones son esenciales para probar la compatibilidad y la durabilidad durante el despegue o el reingreso a la atmósfera.
- Además, las tecnologías de vacío de Edwards están presentes en una amplia gama de simulaciones, como el propulsor iónico, la resistencia a las vibraciones y las pruebas de espacio-polvo.
- Nuestras bombas también son fundamentales para proporcionar entornos limpios y sin polvo necesarios en la fabricación de tecnologías espaciales.
Además de proporcionar tecnologías de primera línea, como bombas de vacío y soluciones criogénicas, nuestro enfoque también es garantizar que el mercado espacial tenga acceso a todos los productos de soporte de detectores de fugas, calibración, componentes y piezas de repuesto. Entendemos que las pruebas fundamentales solo se pueden lograr si el 100 % de su solución de vacío está en funcionamiento.
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