Vacuum Equipment for Research and Development - Brochure
真空は研究開発の中心です。
高エネルギー物理学や宇宙シミュレーションなどの先駆的な分野から、大学や民間の研究室での実験に真空ポンプが不可欠な草の根用途まで。
エドワーズでは既製または特注のソリューションを通じて、このような正確な要求を満たす真空技術をご用意しています。モデリングや仕様における最初のアドバイスから設置およびサポートに至るまで、当社は分析および調査の両方における変化する複雑な要求に対応し、安全で安定した真空環境を提供します。
当社は、大気から超高真空（UHV）、さらにその上の極高真空（XHV）まで、さまざまな真空ポンプとゲージをご用意しています。
- ドライポンプとオイルシールポンプの製品シリーズは、信頼性、性能、メンテナンス性が高く、業界標準となっています。
- 高真空を必要とするアプリケーション向けに、当社の幅広いハイブリッド軸受けや磁気浮上型ターボ分子ポンプは、47～4,300 ls-1の排気速度をご用意しています。
- UHVおよびXHVを含む用途では、10-11 mbar以下の圧力を達成する非蒸発性ゲッターおよびチタンサブリメーションポンプだけでなく、包括的な溜め込み式イオンポンプを提供しています。
高エネルギー物理学用真空システム
シンクロトロン、サイクロトロン、およびリニアック用真空システム
高エネルギー物理学（HEP）研究は、素粒子物理学としても知られ、基本粒子とそれらの相互作用を非常に高いエネルギーで研究する物理学の一部です。HEP研究では通常、粒子加速器を使用します。これらの大規模な施設には、粒子を非常に高速に加速し、他の粒子や標的と衝突させる科学的機器があります。これらの衝突で発生する粒子を分析することで、研究者は、基本粒子の特性や挙動とその相互作用について知ることができます。他のHEPの例としては、タンパク質などの複雑な分子構造の決定などに使用される高強度でコヒーレントな光子を生成するシンクロトロンがあります。
長年にわたって多くの重要な科学的発見につながる高エネルギー物理学研究に加え、医療画像や癌治療などの技術開発にも貢献してきました。
HEPでは、UHV以下の真空レベルを使用して、加速される粒子の経路から残留ガス分子を除去します。そうしないと、粒子がエネルギーを失い、ガス分子-粒子散乱によって方向が変化しまうからです。したがって、安定した制御粒子ビームを維持するのにUHVが必要となります。
高出力レーザービーム用真空システム
高出力レーザービームは、基礎物理学の新しい分野から、医学、太陽熱材料の研究、核物質管理の応用分野まで、幅広い分野の研究にますます利用されるようになっています。
これらのレーザービームは、最短時間の間隔（10-18秒以下）で強力なパルスを生成するために、複数のアンプを通過する必要があります。これらの高強度レーザービームの操作に必要な大型真空システムは、設計が非常に複雑であり、真空安定性は非常に重要です。
エドワーズでは、独自のツール、技術、豊富な経験により、真空モデリング機能を専門にしています。これにより、適切なパイプワークおよびポンプ構成を選択して、設置環境がお客様の実験の真空要件を満たすことができます。
重力波検出用真空システム
重力波は、時空のゆがみの波紋であり、波形として伝播し、連星系などの波源から外側に向かって進みます。これらの波形を検出すると、アインシュタインの相対性理論によって予測された重力の説明を確認するのに役立ちます。これらの波形は、地上と潜在的には宇宙で、複雑な干渉計を使用して検出されます。
干渉計を収容する天文台は、振動の影響を受けやすいため、極めてクリーンで非常に安定している必要があります。
そのため干渉計全体は、可能な限り光学的に完全な状態に保つ必要があります。残留ガスは測定に影響するため、光ビームは超高真空下で動作しなければなりません。
当社は世界中の干渉計に超高真空ポンプを供給しています。イタリアのVirgo検出器は、大型チャンバーからの事前排気やベークアウトなどの実験用セットアップにXDSドライスクロールポンプを使用しています。Virgoには長さ3 km、直径1.2 mのチューブが2本あり、ヨーロッパ最大、世界でも2番目の大きさの超高真空重力波容器となっています。
大規模な物理実験場であるレーザー干渉計重力波天文台（LIGO）は、3,000 km離れた2つの場所（米国ワシントン州ハンフォード、ルイジアナ州リビングストン）に天文台があります。LIGOは宇宙重力波を初めて検出し、天文学的なツールとして重力波観測法を開発しました。当社は20年以上にわたりLIGOと提携し、オイルフリードライポンプおよびSTP磁気浮上型ターボ分子ポンプを供給してきました。
核融合研究用真空システム
核融合とは、複数の原子核が結合され、より原子量の大きい元素が生成されるプロセスです。原子核が結合すると、大量のエネルギーが放出され、これがエネルギー源になります。
この分野の研究では主に、重水素とトリチウムの2種類の水素を融合してヘリウムとエネルギー中性子を生成するという、太陽で発生する反応と同様の反応を再現しようとする磁場閉じ込め核融合の試みが行われています。磁場閉じ込め核融合炉では、制御されたプラズマを作るために、ガス分子を摂氏1億度という非常に高い温度まで加熱しなければなりません。
核融合研究では、プラズマ挙動の広範な理解が必要です。
核融合科学者やエンジニアが直面する主な課題の1つは、適切な真空圧力を維持してプラズマを持続させることができるかどうかです。そのため、大型原子炉容器の超高真空プラットフォームを確保する大規模で効果的な真空システムと、プラズマを閉じ込めるための高磁場を発生させる超伝導磁場コイルを囲む極低温システムが必要になります。超高温、電離放射線、および高磁場は、真空ポンプおよび装置およびその他のハードウェアにとって大きな課題です。
このような進化し続ける要求に応えるため、エドワーズでは、nEXTターボ分子ポンプ技術に基づいて、エンドユーザーへの柔軟なサービス性とともに、磁場耐性を大幅に向上させることができる特別な特注ポンプを設計、開発しました。
慣性閉じ込め核融合は、制御プラズマを生成するためのもう1つの方法であり、エドワーズも同様に、互換性のある真空技術を提供しています。
実験室・研究施設用真空ポンプ
最も小規模な学校の実験室から国際的な研究開発プロジェクトまで、真空は世界中の教育開発と科学的発展をサポートしています。ポンプ単体でも、完全な排気ソリューションでも、エドワーズの専門家があらゆる段階でポンプ選びをお手伝いいたします。
大学では、真空を必要とする様々な活動が行われており、それらは分野や学科によって異なります。
大学の学部で使用される典型的な真空の例としては、以下のようなものがあります：
化学
真空状態、溶媒蒸発、蒸留などの作業で反応を促進
物理学や材料科学
幅広い実験用セットアップ：気体力学やプラズマ力学を研究するためや、制御されたUHV環境でサンプル表面を分析するため、または量子技術を開発するため
エンジニアリング
航空宇宙分野や部族学分野の研究など
生物学
ろ過、凍結乾燥、電子顕微鏡のサンプル調製などの用途
環境科学
大気サンプルの分析による汚染レベルの監視や、制御された環境での炭素回収研究
天文学
望遠鏡鏡面のコーティングや重要部品の製造
地質学
安定同位体の分析や地質サンプルからの液体抽出などの作業
医学および生物医科学
凍結乾燥製薬サンプルや高度な画像化技術などの用途
ナノテクノロジー
次世代の半導体技術を含むナノスケールの材料やデバイスを製造し、特性評価するための制御された環境の構築。
グローブボックス用真空ポンプ
グローブボックスでは真空ポンプが使うことによって空気に敏感な物質を扱うための制御された環境を作り出し、維持します。また、実験者の安全性を維持します。このような密閉された作業スペースは、半導体、ナノマテリアル、生物サンプルなどの製品での作業に不可欠な汚染防止のためです。科学的な研究開発では、真空グローブボックスにより、新規化合物の合成、複雑な装置の組立、慎重に制御された真空条件を必要とする最先端のプロセスの探索が容易になります。
将来を見据えて、真空グローブボックスの潜在的な用途は多岐にわたり、量子コンピューティングコンポーネントの進歩からクリーンなエネルギー技術の強化まで幅広く、多様な分野の研究でのイノベーションを推進する上で重要な役割を果たしています。
実験用コーティング用真空ポンプ
真空ポンプは、実験用コーティングプロセスで一般的に使用され、薄膜、太陽電池用コーティング、電子機器用保護コーティングなど、さまざまな種類のコーティングの成膜中に真空環境を作り出し、維持します。
一般に、このプロセスでは、コーティングする基板を真空チャンバー内に配置します。真空ポンプは、チャンバーから空気やその他の気体を除去するために使用され、低圧環境を作り出します。チャンバーを希望の圧力まで真空すると、コーティング材が気体または蒸気の形でチャンバーに導入されます。この真空は、均一で再現可能な状態を維持するために不可欠です。コーティング材は基板の表面に付着し、薄膜を形成します。
実験用コーティングプロセスで使用される真空ポンプには、ロータリーベーンポンプ、ダイヤフラム･ポンプ、ターボ分子ポンプなど、さまざまな種類があります。各種類のポンプにはそれぞれ長所と短所があり、ポンプの選択は真空コーティング容器のサイズとコーティングプロセスの具体的な要件に大きく依存します。
腐食環境用真空機器
腐食性の用途で真空機器が必要な場合でも、当社にお任せください。化学実験室では通常、蒸発によって物質を除去するか、反応が起こるのを止めるために真空を使用します。
耐腐食性、蒸気処理特性、およびATEX規格をもった真空機器をご用意しています。
量子コンピューティング用真空機器
量子コンピューティングは、量子ビットの使用に依存しており、量子ビットは、複数の状態の重ね合わせに同時に存在することができます。このような状態は非常に脆弱で、環境からのわずかな干渉によっても容易に混乱する可能性があります。
この干渉から保護し、量子ビットの生成に必要な超電導状態を達成するために、量子コンピュータは通常、絶対零度に近い極端に低い温度で動作します。
閉じ込められたイオン量子コンピュータは、量子状態を維持するために環境を慎重に制御する必要があります。これには、極高真空を使用する必要があります。フォトニクスベースの量子コンピュータには、さらに特注の極低温が必要です。
また、量子センサや通信ハードウェア用の装置の製作・組立にも真空が重要です。
宇宙研究用真空機器
1960年代の登場以来、大規模な宇宙探査は依然として非常に高価であり、人類が知る限り最も過酷な環境をシミュレートする必要があります。
軌道に乗ると部品の修理や交換は不可能な場合が多く、そのため、宇宙プロジェクトでは、衛星全体、宇宙船、個々の部品に至るまで、使用される技術を積極的にテストすることが重要です。
エドワーズの真空技術は、放射線耐性、高温範囲、材料の互換性など、さまざまな試験を実施できる、宇宙空間に類似した条件を地上でシミュレートします。
- 補助ポンプとUHVポンプは、10-10 mbar未満の圧力で、地球大気層から星間空間までの真空を再現するために使用されます。
- クライオ真空システムおよび冷却システムは、-80℃以下の極端な低温環境をシミュレートし、宇宙機器が耐えられるようにします。
- 真空チャンバー内の加熱技術により、最大+180℃の極端な太陽光熱負荷のシミュレーションが可能です。このような条件は、離陸/再突入時の互換性と耐久性をテストする上で不可欠です。
- また、エドワーズの真空技術は、イオンスラスタ、振動抵抗、スペースダスト試験など、さまざまなシミュレーションに使用されています。
- 当社のポンプは、宇宙技術の構築に必要なクリーンで埃のない環境を提供するためにも重要です。
真空ポンプや極低温ソリューションなどの最先端技術を提供するだけでなく、リークディテクタ、ゲージ、コンポーネントやスペアパーツに至るまで、宇宙市場がすべてのサポート製品に入手できるようにすることも私たちの焦点です。私たちは、お客様の真空ソリューションが100％動作可能でなければ、重要な試験を達成できないことを理解しています。
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