Research and Development - Brochure
Vakuum är kärnan i forskning och utveckling.
Från banbrytande områden som högenergifysik och rymdsimulering till fler gräsrotstillämpningar, där vakuumpumpar är avgörande för experiment på universitet och privata laboratorier.
På Edwards skapar vi vakuumteknik för att uppfylla dessa exakta krav, genom färdiga eller skräddarsydda lösningar. Från inledande rådgivning om modellering och specifikationer till implementering och support levererar vi säkra, stabila vakuummiljöer som håller jämna steg med de komplexa och föränderliga kraven på både analys och upptäckt.
Vi erbjuder ett komplett sortiment av vakuumpumpar och mätare från atmosfär till ultrahögt vakuum (UHV) och vidare inom extremt högt vakuum (XHV):
- Vårt sortiment av både torrgående och oljetätade primärpumpar har blivit branschstandard tack vare sin höga tillförlitlighet, driftsäkerhet och servicevänlighet.
- För tillämpningar som kräver högt vakuum erbjuder vårt omfattande sortiment av turbomolekylära pumpar med hybridlager och magnetisk levitation pumphastigheter från 47 till 4 300 ls -1.
- För tillämpningar som involverar UHV och XHV erbjuder vi ett omfattande sortiment av jonfångningspumpar samt icke-avdunstningsbara getter- och titansublimationspumpar som uppnår tryck på 10-11 mbar eller lägre.
Vakuumsystem för högenergifysik
Vakuumsystem för synkrotroner, cyklotroner och linacer
Forskning inom högenergifysik (HEP), även känd som partikelfysik, är en gren av fysiken som studerar de grundläggande partiklarna och interaktionerna mellan dem vid extremt höga energier. HEP-forskning innebär vanligtvis användning av partikelacceleratorer. Dessa stora anläggningar tillhandahåller vetenskapliga instrument som accelererar partiklar till mycket höga hastigheter och sedan kolliderar dem med andra partiklar eller mål. Genom att analysera de partiklar som produceras vid dessa kollisioner kan forskarna lära sig mer om egenskaperna och beteendet hos de grundläggande partiklarna och deras interaktioner. Andra exempel på HEP är synkrotroner som producerar högintensiva och sammanhängande fotoner som används till exempel vid bestämning av komplexa molekylstrukturer som proteiner.
Förutom högenergifysikforskning som har lett till många viktiga vetenskapliga upptäckter under årens lopp har den också bidragit till utvecklingen av tekniker som medicinsk bildbehandling och cancerbehandling.
I HEP används vakuumnivåer på UHV eller lägre för att avlägsna kvarvarande gasmolekyler från vägen för partiklarna som accelereras. Annars leder dessa till att partiklarna förlorar energi och ändrar riktning genom gasmolekyl-partikelspridning. UHV krävs därför för att upprätthålla en stabil och kontrollerad partikelstråle.
Vakuumsystem för högeffektslaserstrålar
Högeffektslaserstrålar används allt oftare för att undersöka ett brett spektrum av områden, från nya fält inom grundläggande fysik till tillämpningar inom medicinsk vetenskap, studie av solmaterial och hantering av kärnmaterial.
Dessa laserstrålar måste passera genom flera förstärkare för att producera kraftfulla pulser i de kortaste tidsintervallen (10-18 sekunder eller mindre). De stora vakuumsystem som krävs för att driva dessa högintensiva laserstrålar är mycket komplexa i sin konstruktion; vakuumstabilitet är av yttersta vikt.
På Edwards har vi specialiserat oss på vakuummodellering med våra unika verktyg, tekniker och omfattande erfarenhet. Detta gör det möjligt för oss att välja rätt rör- och pumpkonfigurationer för att säkerställa att installationen uppfyller vakuumkraven i våra kunders experiment.
Vakuumsystem för gravitationsvågsdetektering
Gravitationsvågor är vågor i rymd-tidskurvan som fortplantar sig som en våg och rör sig utåt från en källa som ett binärt stjärnsystem. Att detektera dessa vågor hjälper till att bekräfta förklaringen till gravitationen enligt Einsteins relativitetsteori. Dessa vågor detekteras med hjälp av komplexa interferometrar på marken och potentiellt i rymden.
Det är viktigt att observatorierna som innehåller interferometrarna är helt rena och extremt stabila eftersom de är mycket känsliga för de minsta vibrationerna.
Hela interferometern måste därför förbli så optiskt perfekt som möjligt. Eventuell restgas skulle påverka mätningen, så ljusstrålen måste fungera vid ultrahöga vakuumförhållanden.
Vi har levererat interferometrar över hela världen med ultrahögvakuumpumpar. Virgo-detektorn i Italien förlitar sig på XDS torra scrollpumpar för sina experimentella konfigurationer, inklusive förevakuering och bakning ur stora kammare. Virgo har två 3 km långa rör, vardera 1,2 m i diameter, som är de största gravitationsvågskeppen med ultrahögt vakuum i Europa och det näst största i världen.
Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) är ett storskaligt fysikexperiment med observatorier på 2 platser som ligger 3 000 km från varandra: Hanford S, Washington och Livingston, Louisiana, USA. De var först med att upptäcka kosmiska gravitationsvågor och utveckla gravitationsvågsobservationer som ett astronomiskt verktyg. Vi har samarbetat med LIGO i över 20 år och levererat oljefria torrpumpar och STP magnetiskt leviterade turbomolekylära pumpar.
Vakuumsystem för kärnfusionsforskning
Kärnfusion är processen att kombinera kärnor för att producera ett element med högre atommassa. När atomkärnor kombineras frigör de en stor mängd energi, som kan vara en kraftkälla.
Forskning inom detta område omfattar magnetisk inneslutningsfusionsbaserade försök att återskapa en reaktion som liknar den som inträffar i solen genom att sammansmälta två isotoper av väte, deuterium och tritium, för att skapa helium och energiska neutroner. I reaktorer för magnetisk inneslutningsfusion måste gasmolekylerna värmas upp till mycket höga temperaturer, upp till 100 miljoner grader Celsius, för att skapa en kontrollerad plasma.
Kärnfusionsforskning handlar i stor utsträckning om att förstå plasmans beteende.
En av de största utmaningarna för fusionsforskare och ingenjörer är förmågan att upprätthålla plasma genom att upprätthålla rätt vakuumtryck. Därav behovet av storskaliga, effektiva vakuumsystem som säkerställer en ultrahög vakuumplattform i de stora reaktorkärlen och även i det kryogena systemet som omger de superledande magnetfältsspolarna som skapar höga magnetfält för att innesluta plasman. Mycket höga temperaturer, joniserande strålning och höga magnetfält är betydande utmaningar för vakuumpumpar, instrument och annan hårdvara.
För att möta dessa ständigt föränderliga krav har vi på Edwards konstruerat och utvecklat en specialanpassad pump, baserad på vår nEXT-turbomolekylära pumpteknik, som kan ge ett avsevärt ökat magnetfältsmotstånd, tillsammans med flexibiliteten hos slutanvändarens servicemöjligheter.
Tröghetsfusion är en annan metod för att skapa kontrollerad plasma. Edwards är också involverade i att tillhandahålla kompatibla vakuumtekniker.
Vakuumpumpar för laboratorier och forskningsanläggningar
Från det minsta skollaboratoriet till internationella FoU-projekt underlättar vakuum utbildningsutveckling och vetenskaplig utveckling över hela världen. Oavsett om du letar efter en enskild pump eller en komplett pumplösning finns våra experter tillgängliga för att vägleda dig genom urvalsprocessen i varje steg.
Universitet utför en mängd olika aktiviteter som kräver vakuum. Dessa varierar beroende på disciplin och avdelning.
Exempel på typiskt vakuum som används på universitetsavdelningar är:
Kemi
för att underlätta reaktioner under vakuumförhållanden, uppgifter som lösningsmedelsavdunstning och destillation.
Fysik och materialvetenskap
för en mängd olika experimentuppställningar, för att studera gaser eller plasmadynamik, för att analysera provytor i kontrollerade UHV-miljöer eller för utveckling av kvanttekniker.
Konstruktion
till exempel för studier inom flyg- och tribologi.
Biologi
för tillämpningar som filtrering, frystorkning och beredning av elektronmikroskopiprover.
Miljövetenskap
för analys av luftprover, övervakning av föroreningsnivåer eller forskning om koldioxidavskiljning i kontrollerade miljöer.
Astronomi
för beläggning av teleskopspeglar och tillverkning av viktiga komponenter.
Geologi
för uppgifter som att analysera stabila isotoper och extrahera vätskor från geologiska prover.
Medicin och biomedicin
i tillämpningar som frystorkning av läkemedelsprover och avancerade bildtekniker.
Nanoteknik
att skapa kontrollerade miljöer för tillverkning och karakterisering av material och enheter i nanoskala, inklusive nästa generations halvledartekniker.
Vakuumpumpar för handskfack
Vakuumpumpar används i handskboxar för att skapa och upprätthålla en kontrollerad atmosfär för hantering av luftkänsliga material, samt för att hålla experimentören säker. Dessa slutna arbetsutrymmen förhindrar kontaminering som är avgörande för arbete med produkter som halvledare, nanomaterial och biologiska prover. Inom vetenskaplig FoU underlättar vakuumhandskboxar syntesen av nya föreningar, monteringen av komplicerade enheter och utforskningen av toppmoderna processer som kräver noggrant kontrollerade vakuumförhållanden.
När vi blickar framåt är de potentiella användningsområdena för vakuumhandskboxar enorma, från att utveckla kvantdatorkomponenter till att förbättra ren energiteknik, vilket understryker deras avgörande roll för att driva innovation inom olika studieområden.
Vakuumpumpar för experimentell beläggning
Vakuumpumpar används ofta i experimentella beläggningsprocesser för att skapa och upprätthålla en vakuummiljö under deponering av olika typer av beläggningar, såsom tunna filmer, beläggningar för solceller och skyddande beläggningar för elektroniska enheter.
I allmänhet innebär processerna att det substrat som ska beläggas placeras i en vakuumkammare. Vakuumpumpen används sedan för att avlägsna luft och andra gaser från kammaren, vilket skapar en lågtrycksmiljö. När kammaren har evakuerats till önskat tryck förs beläggningsmaterialet in i kammaren i form av gas eller ånga. Vakuumet är avgörande för att upprätthålla enhetliga och repeterbara förhållanden. Beläggningsmaterialet fäster på underlagets yta och bildar en tunn film.
Det finns olika typer av vakuumpumpar som används i experimentella beläggningsprocesser, till exempel lamellpumpar, membranpumpar och turbomolekylära pumpar. Varje pumptyper har sina egna för- och nackdelar, och valet av pump beror mycket på storleken på vakuumbeläggningskärlet och de specifika kraven för beläggningsprocessen.
Vakuumutrustning för korrosiva miljöer
Även om du behöver vakuumutrustning för korrosiva tillämpningar kan du lita på oss. Kemiska laboratorier använder vanligtvis vakuum för att antingen avlägsna ämnen genom avdunstning eller för att stoppa reaktioner.
Vakuumutrustning med god korrosionsbeständighet, ånghanteringsegenskaper och ATEX-klassificeringar tillhandahålls.
Vakuumutrustning för kvantberäkning
Kvantberäkning förlitar sig på användning av kvantbitar, eller qubitar, som kan finnas i en överlagring av flera tillstånd samtidigt. Dessa tillstånd är extremt ömtåliga och kan lätt störas av även små mängder störningar från omgivningen.
För att skydda mot denna interferens och för att uppnå de superledande tillstånd som krävs för att skapa qubitar, används kvantdatorer vanligtvis vid extremt låga temperaturer, nära absolut noll.
Kvantdatorer med instängda joner kräver noggrann kontroll av sin omgivning för att bibehålla sina kvanttillstånd. Detta kräver användning av XHV-vakuum. Fotonikbaserade kvantdatorer kräver dessutom skräddarsydd kryogenik.
Vakuum är också avgörande vid tillverkning och montering av enheter för kvantsensorer och kommunikationshårdvara.
Vakuumutrustning för rymdforskning
Sedan dess uppkomst på 1960-talet är rymdforskning i stor skala fortfarande extremt dyr och måste simulera de mest fientliga miljöer som människan känner till.
En gång i omloppsbanan är det ofta omöjligt att reparera eller byta ut komponenter, och av dessa skäl är det viktigt att rymdprojekten intensivt testar de tekniker som kommer att användas, från hela satelliter och rymdfarkoster till varje enskild komponent.
Våra vakuumtekniker simulerar rymdliknande förhållanden på jorden som gör det möjligt att utföra ett spektrum av tester, såsom strålningsbeständighet, höga temperaturområden och materialkompatibilitet.
- Primär- och UHV-pumpar används för att replikera vakuumet i jordens atmosfärslager till det i interstellära rymden, vid tryck under 10-10 mbar.
- Kryovakuum- och kylsystem simulerar de extremt kalla miljöer på -80 °C eller lägre som rymdutrustningen måste klara av.
- Uppvärmningstekniker i vakuumkammare möjliggör simulering av extrema solvärmebelastningar, upp till +180 °C. Dessa förhållanden är viktiga för att testa kompatibilitet och hållbarhet under start/återinträde.
- Dessutom finns Edwards vakuumtekniker i ett brett utbud av simuleringar som jonpropellrar, vibrationsmotstånd och rymddammtestning.
- Våra pumpar är också avgörande för att tillhandahålla rena, dammfria miljöer som behövs för att bygga rymdteknik.
Förutom att tillhandahålla teknik i framkant, som vakuumpumpar och kryogena lösningar, fokuserar vi också på att säkerställa att rymdmarknaden har tillgång till alla stödprodukter från läckdetektorer, mätning , komponenter och reservdelar. Vi förstår att kritisk testning endast kan uppnås om 100 % av din vakuumlösning är i drift.
- Broschyr
High Energy Physics - Brochure
