Research and Development - Brochure
Il vuoto è al centro della ricerca e dello sviluppo.
Da campi all'avanguardia come la fisica ad alta energia e la simulazione dello spazio a un numero maggiore di applicazioni di base, in cui le pompe per vuoto sono fondamentali per la sperimentazione in laboratori universitari e privati.
Noi di Edwards creiamo tecnologie in grado di soddisfare queste precise esigenze, attraverso soluzioni pronte all'uso o su misura; dalla consulenza iniziale sulla modellazione e sulle specifiche all'implementazione e al supporto, siamo in grado di offrire ambienti sottovuoto stabili e sicuri, in grado di stare al passo con le complesse esigenze di analisi e scoperta.
Offriamo una gamma completa di pompe e misuratori per vuoto dall'atmosfera all'ultra alto vuoto (UHV) e oltre in condizioni di vuoto estremamente alto (XHV):
- La nostra gamma di pompe primarie sia a secco che a tenuta d’olio sono diventate lo standard del settore grazie alla loro elevata affidabilità, alle prestazioni e alla facilità di manutenzione.
- Per le applicazioni che richiedono alto vuoto, la nostra gamma completa di pompe turbomolecolari a cuscinetti ibridi e a levitazione magnetica copre velocità di pompaggio comprese tra 47 e 4.300 ls-1.
- Nelle applicazioni che coinvolgono UHV e XHV, offriamo una gamma completa di pompe a cattura ionica, getter non evaporabili e pompe a sublimazione in titanio, che raggiungono pressioni di 10-11 mbar o inferiori.
Sistemi di vuoto per la fisica delle alte energie
Sistemi a vuoto per sincrotroni, ciclotoni e linac
La ricerca fisica ad alta energia (HEP), nota anche come fisica delle particelle, è un ramo della fisica che studia le particelle fondamentali e le interazioni tra loro a energie estremamente elevate. La ricerca HEP in genere comporta l'uso di acceleratori di particelle. Queste grandi strutture forniscono strumenti scientifici che accelerano le particelle a velocità molto elevate e le collidono con altre particelle o target. Analizzando le particelle prodotte in queste collisioni, i ricercatori possono conoscere le proprietà e il comportamento delle particelle fondamentali e le loro interazioni. Altri esempi di HEP includono sincrotroni che producono fotoni ad alta intensità e coerenti, utilizzati ad esempio nella determinazione di strutture molecolari complesse come le proteine.
Oltre alla ricerca fisica ad alta energia che ha portato a molte importanti scoperte scientifiche nel corso degli anni, ha contribuito anche allo sviluppo di tecnologie come l'imaging medico e il trattamento del cancro.
In HEP, i livelli di vuoto UHV o inferiore vengono utilizzati per rimuovere le molecole di gas residue dal percorso delle particelle in fase di accelerazione.In caso contrario, queste causano la perdita di energia delle particelle e il cambiamento di direzione attraverso la dispersione di particelle-molecole di gas; pertanto, è necessario eseguire l'UHV per mantenere un fascio di particelle stabile e controllato.
Sistemi a vuoto per fasci laser ad elevata potenza
I fasci laser ad alta potenza sono sempre più utilizzati per studiare un'ampia gamma di settori, dai nuovi campi della fisica fondamentale e della fisica gravitazionale alle applicazioni della scienza medica, dello studio dei materiali e della gestione dei materiali nucleari.
Questi fasci laser devono attraversare più amplificatori per produrre impulsi potenti negli intervalli di tempo più brevi (10 -18 secondi o meno). I grandi sistemi di vuoto necessari per il funzionamento di questi fasci laser ad alta intensità sono estremamente complessi nella loro progettazione; la stabilità del vuoto è di primaria importanza.
Noi di Edwards siamo specializzati nella modellazione del vuoto con i nostri strumenti unici, le nostre tecniche e la nostra vasta esperienza. Ciò ci consente di selezionare le configurazioni corrette delle tubazioni e delle pompe, per garantire che l'installazione soddisfi i requisiti di vuoto degli esperimenti dei nostri clienti.
Sistemi per vuoto per il rilevamento delle onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono ondulazioni nella curvatura dello spazio-tempo che si propagano come un'onda, spostandosi verso l'esterno da una sorgente come un sistema stellare binario. Il rilevamento di queste onde conferma la spiegazione della gravità prevista dalla teoria della relatività di Einstein. Queste forme d'onda vengono rilevate utilizzando complessi inferometri sulla terra e, potenzialmente, nello spazio.
È essenziale che gli osservatori che ospitano gli interferometri siano perfettamente puliti ed estremamente stabili in quanto sono estremamente sensibili alle più piccole vibrazioni.
L'intero interferometro deve rimanere intatto a livello ottico. Eventuali residui di gas potrebbero influire sulla misurazione, pertanto il fascio luminoso deve funzionare in condizioni di ultra alto vuoto.
Forniamo interferometri in tutto il mondo con pompe ultra alto vuoto. Il rilevatore Virgo in Italia utilizza pompe a spirale a secco XDS per le sue configurazioni sperimentali, tra cui la pre-evacuazione e la cottura in camere di grandi dimensioni. Virgo dispone di due tubi lunghi 3 km, ciascuno con diametro di 1.2 m, che sono i più grandi recipienti a onda di gravità a ultra alto vuoto in Europa e i secondi più grandi al mondo.
L'Interferometro laser Gravitational-Wave Observatory (LIGO) è un esperimento fisico su larga scala e dispone di osservatori situati in 2 siti a 3000 km di distanza: Hanford S, Washington e Livingston, Louisiana, USA. Sono stati i primi a rilevare le onde gravitazionali cosmiche e a sviluppare osservazioni sulle onde gravitazionali come strumento astronomico. Collaboriamo con LIGO da oltre 20 anni, fornendo pompe a secco oil-free e pompe turbomolecolari a levitazione magnetica STP.
Sistemi a vuoto per la ricerca sulla fusione nucleare
La fusione nucleare è il processo di combinazione dei nuclei per produrre un elemento di massa atomica superiore. Quando i nuclei atomici si combinano rilasciano una grande quantità di energia, che può costituire una fonte di approvvigionamento.
La ricerca in questo campo riguarda la fusione a confinamento magnetico, che cerca di ricreare una reazione simile a quella che si verifica nel sole, fondendo due isotopi di idrogeno, il deuterio e il trizio, per creare elio e neutroni energetici. Nei reattori a fusione a confinamento magnetico le molecole di gas devono essere riscaldate a temperature molto elevate, fino a 100 milioni di gradi Celsius, per creare un plasma controllato.
La ricerca sulla fusione nucleare implica, in larga misura, la conoscenza del comportamento del plasma.
Una delle principali sfide affrontate dagli scienziati e dagli ingegneri della fusione è la capacità di sostenere il plasma mantenendo la giusta pressione del vuoto. Da qui la necessità di sistemi di vuoto efficaci e su larga scala, che garantiscano una piattaforma di vuoto elevatissimo nei grandi recipienti del reattore e anche nel sistema criogenico che circonda le bobine del campo magnetico superconduttore che creano campi magnetici elevati per confinare il plasma. Le temperature molto elevate, le radiazioni ionizzanti e gli alti campi magnetici rappresentano una sfida significativa per le pompe da vuoto, la strumentazione e gli altri componenti hardware.
Per soddisfare queste esigenze in continua evoluzione, noi di Edwards abbiamo progettato e sviluppato una pompa speciale su misura, basata sulla nostra tecnologia di pompa turbomolecolare nEXT, che è in grado di fornire una resistenza al campo magnetico significativamente maggiore, insieme alla flessibilità della manutenzione da parte dell'utente finale.
La fusione inerziale è un altro approccio alla creazione di plasmi controllati; Edwards è coinvolta in modo analogo nella fornitura di tecnologie di vuoto compatibili.
Pompe per vuoto per laboratori e strutture di ricerca
Dal più piccolo laboratorio scolastico ai progetti internazionali di ricerca e sviluppo, il vuoto facilita lo sviluppo educativo e l'evoluzione scientifica in tutto il mondo. Che siate alla ricerca di una singola pompa o di una soluzione di pompaggio completa, i nostri esperti sono a vostra disposizione per guidarvi in ogni fase del processo di selezione.
Le università svolgono una vasta gamma di attività che richiedono la presenza di vuoto e che variano a seconda della disciplina e del dipartimento.
Esempi di vuoto tipico utilizzato nei reparti universitari includono:
Chimica
per facilitare le reazioni in condizioni di vuoto, attività come l'evaporazione dei solventi e la distillazione.
Fisica e scienza dei materiali
per una vasta gamma di configurazioni sperimentali; per studiare gas o dinamiche del plasma, per analizzare le superfici di campioni in ambienti UHV controllati o per lo sviluppo di tecnologie quantistiche.
Ingegneria
ad esempio, per studi in aree aerospaziali e tribologiche.
Attività biologica
per applicazioni quali filtrazione, liofilizzazione e preparazione di campioni per microscopia elettronica.
Scienza ambientale
per analizzare i campioni d'aria, monitorare i livelli di inquinamento, o per la ricerca sulla cattura del carbonio in ambienti controllati.
Astronomia
per il rivestimento degli specchi telescopici e la produzione di componenti cruciali.
Geologia
per attività quali l'analisi di isotopi stabili e l'estrazione di fluidi da campioni geologici.
Scienza medica e biomedica
in applicazioni quali la liofilizzazione di campioni farmaceutici e tecniche di imaging avanzate.
Nanotecnologia
creare ambienti controllati per la produzione e la caratterizzazione di materiali e dispositivi su nanoscala, tra cui la prossima generazione di tecnologie di semiconduttori.
Pompe per vuoto per scatole a guanti
Le pompe per vuoto sono utilizzate nelle scatole a guanti per creare e mantenere un'atmosfera controllata per la manipolazione di materiali sensibili all'aria e per la sicurezza dello sperimentatore. Queste aree di lavoro chiuse prevengono la contaminazione, il che è fondamentale per lavorare su prodotti quali semiconduttori, nanomateriali e campioni biologici. In ricerca e sviluppo scientifici, le scatole a guanti facilitano la sintesi di nuovi composti, l'assemblaggio di dispositivi complessi e l'esplorazione di processi all'avanguardia che richiedono condizioni di vuoto meticolosamente controllate.
In prospettiva, le potenziali applicazioni delle scatole a guanti sono vaste e spaziano dall'avanzamento dei componenti del calcolo quantistico al potenziamento delle tecnologie per l'energia pulita, sottolineando il loro ruolo centrale nel guidare l'innovazione in diversi campi di studio.
Pompe per vuoto per rivestimento sperimentale
Le pompe per vuoto sono comunemente utilizzate nei processi di rivestimento sperimentali per creare e mantenere un ambiente sottovuoto durante la deposizione di vari tipi di rivestimenti, quali pellicole sottili, rivestimenti per celle solari e rivestimenti protettivi per dispositivi elettronici.
In generale, i processi comportano il posizionamento del substrato da rivestire all'interno di una camera a depressione. La pompa per vuoto viene quindi utilizzata per rimuovere aria e altri gas dalla camera, creando un ambiente a bassa pressione. Una volta evacuata la camera alla pressione desiderata, il materiale di rivestimento viene introdotto nella camera sotto forma di gas o vapore; il vuoto è fondamentale per mantenere condizioni uniformi e replicabili. Il materiale di rivestimento aderisce alla superficie del substrato e forma una pellicola sottile.
Esistono diversi tipi di pompe per vuoto utilizzate nei processi sperimentali di rivestimento, come le pompe rotative a palette, le pompe a diaframma e le pompe turbomolecolari. Ogni tipo di pompa ha i propri pro e contro e la scelta della pompa dipende molto dalle dimensioni del recipiente di rivestimento sottovuoto e dai requisiti specifici del processo di rivestimento.
Apparecchiature per vuoto per ambienti corrosivi
Se avete bisogno di apparecchiature per il vuoto per applicazioni corrosive, potete affidarvi ancora una volta a noi. In genere, I laboratori chimici utilizzano il vuoto per rimuovere le sostanze per evaporazione o per bloccare le reazioni.
Sono fornite apparecchiature per vuoto con buona resistenza alla corrosione, caratteristiche di gestione del vapore e classificazioni ATEX.
Apparecchiature per vuoto per il computing quantistico
Il computing quantistico si basa sull'uso di bit quantistici, o qubit, che possono esistere contemporaneamente in una sovrapposizione di più stati. Questi stati sono estremamente fragili e possono essere facilmente perturbati anche da piccole interferenze provenienti dall'ambiente circostante.
Per proteggersi da questa interferenza e per raggiungere gli stati di superconduzione necessari per creare i qubit, i computer quantistici funzionano in genere a temperature estremamente basse, prossime allo zero assoluto.
I computer quantistici a ioni intrappolati richiedono un attento controllo del loro ambiente per mantenere i loro stati quantici. Ciò richiede l'uso del vuoto XHV. I computer quantistici basati sulla fotonica richiedono inoltre una criogenia su misura.
Il vuoto è anche fondamentale nella fabbricazione e nell'assemblaggio di dispositivi per sensori quantistici e hardware di comunicazione.
Apparecchiature per vuoto per la ricerca spaziale
Sin dall'avvento degli anni '60, l'esplorazione spaziale su larga scala è ancora estremamente costosa e deve simulare gli ambienti più ostili noti all'uomo.
Una volta in orbita, riparare o sostituire i componenti è spesso impossibile, e per queste ragioni è fondamentale che i progetti spaziali testino vigorosamente le tecnologie che verranno utilizzate, dagli interi satelliti, ai veicoli spaziali, fino a ogni singolo componente.
Le nostre tecnologie per vuoto simulano condizioni simili a quelle spaziali sulla terra, consentendo di eseguire una serie di test, come la resistenza alle radiazioni, gli intervalli di temperatura elevati e la compatibilità dei materiali.
- Vengono utilizzate pompe primarie e UHV per replicare negli strati dell'atmosfera terrestre il vuoto dello spazio interstellare, a pressioni inferiori a 10-10 mbar.
- I sistemi di raffreddamento e di vuoto criogenico simulano gli ambienti freddi estremi di -80°C o inferiori che le apparecchiature spaziali dovranno sopportare.
- Le tecnologie di riscaldamento all'interno delle camere da vuoto consentono la simulazione di carichi termici estremi, fino a +180°C. Queste condizioni sono essenziali per testare la compatibilità e la durata durante il decollo/rientro.
- Inoltre, le tecnologie di vuoto Edwards sono presenti in un'ampia gamma di simulazioni, come il thruster ionico, la resistenza alle vibrazioni e i test di resistenza allo spazio.
- Le nostre pompe sono fondamentali anche per fornire ambienti puliti e privi di polvere, necessari per costruire tecnologie spaziali.
Oltre a fornire tecnologie di prima linea, come pompe per vuoto e soluzioni criogeniche, il nostro obiettivo è anche quello di garantire che il mercato spaziale abbia accesso a tutti i prodotti di supporto, dai rilevatori di perdite, ai dispositivi di misurazione, ai componenti e ai pezzi di ricambio. Sappiamo che è possibile eseguire test critici solo se il 100% della soluzione di vuoto è operativo.
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