การพัฒนาผลิตภัณฑ์มักจะเป็นกระบวนการที่เพิ่มขึ้น แต่ ใช้ขั้นตอนที่กล้าหาญโดยมอบหมายนักฟิสิกส์ที่มีประสบการณ์มากที่สุดสามคนให้สร้างหน่วย R&D โดยเฉพาะเพื่อคิดค้น ออกแบบ และสร้างเครื่องมือใหม่ตั้งแต่เริ่มต้น “เราได้รับแจ้งว่าเราสามารถทำงานทุกอย่างที่เราต้องการได้” วิลเลียม นีลส์ หัวหน้าโครงการวิจัยและพัฒนา “บทสรุปของเราคือการคิดไอเดีย ทำตามจมูกของเรา และพยายามคิดค้น
สิ่งใหม่ๆ”
ผลลัพธ์? เครื่องควบคุมอุณหภูมิด้วยแสงแบบแมกนีโต-ออปติคัลที่ได้รับรางวัลซึ่งไม่เหมือนใคร ช่วยให้นักวิจัยมีพื้นที่ตัวอย่างที่ใหญ่ขึ้นมาก การเข้าถึงด้วยแสงที่ไม่มีใครเทียบได้ และความสามารถในการตรวจสอบวัสดุที่อุณหภูมิต่ำกว่า 2 K และสนามแม่เหล็กสูงถึง 7 T การทดลองทั่วไปอาจรวมถึง
การตรวจสอบด้วยแสงของ ตัวอย่างที่ใช้วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพสูง หรือการทดลองของโพรบแบบปั๊มที่ใช้ประโยชน์จากพัลส์ของแสงเพื่อวิเคราะห์พฤติกรรมและไดนามิกของวัสดุที่อุณหภูมิและสนามแม่เหล็กต่างๆ ให้การควบคุมอุณหภูมิและสนามแม่เหล็กอย่างเต็มที่
เพื่อให้นักวิจัยสามารถศึกษาตัวอย่างได้ในทุกสภาพแวดล้อม แรนดี้ แบล็ค“ให้การควบคุมอุณหภูมิและสนามแม่เหล็กอย่างเต็มที่ เพื่อให้นักวิจัยสามารถศึกษาตัวอย่างของพวกเขาได้ในทุกสภาพแวดล้อม” สมาชิกในทีม กล่าว “มันยังออกแบบให้มีหน้าต่างหลายบานเพื่อรับแสงเข้าและออกจากตู้แช่แข็ง
บนขาเพื่อให้แสงเข้าและออกจากอุปกรณ์จากด้านล่าง “เราต้องการสร้างระบบที่ผู้ใช้สามารถเข้าถึงตัวอย่างได้ดีขึ้นมากในสภาพแวดล้อมแบบออปติก” นีลส์กล่าว จากข้อมูล การออกแบบเครื่องทำความเย็นแบบใช้แสงแบบแมกนีโต-ออปติคัลเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ยังคงหยุดนิ่งในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา
เนื่องจากไม่มีเครื่องทำความเย็นแบบใช้แสงโดยเฉพาะในกลุ่มผลิตภัณฑ์และความสนใจที่เพิ่มขึ้นในหมู่ชุมชนการวิจัยในการใช้เทคนิคการวัดด้วยแสงที่อุณหภูมิต่ำ ทีมงาน Q-Works จึงเห็นโอกาสในการสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆ เมื่อนักฟิสิกส์ทั้ง 3 คนสำรวจการแข่งขัน พวกเขาพบว่าไม่มีเครื่องควบคุม
ความเย็น
ด้วยแสงแบบแมกนีโต-ออปติคัลที่มีอยู่ซึ่งมีคุณสมบัติที่ผสมผสานกันอย่างลงตัว ความต้องการที่สูงในรายการคือการระบายความร้อนโดยไม่ใช้ความเย็นซึ่งหลีกเลี่ยงความต้องการฮีเลียมเหลว แต่ไครโอสแตทแบบ “แห้ง” เหล่านี้สร้างการสั่นสะเทือนที่อาจรบกวนการวัดแสงที่แม่นยำ เพื่อลดการสั่นสะเทือน
ที่ไม่ต้องการเหล่านี้ เครื่องมือที่มีอยู่จะเปลี่ยนกลับไปใช้การระบายความร้อนด้วยฮีเลียมเหลวหรือไม่มีตัวเลือกสำหรับสนามแม่เหล็ก “เราตัดสินใจสร้างผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีใครทำ: ผลิตภัณฑ์ที่รวมการสั่นสะเทือนต่ำ สนามแม่เหล็กสูง และการทำความเย็นที่ปราศจากความเย็น” ให้ความเห็น
หัวใจ
ของการออกแบบคือรูปทรงเรขาคณิตที่ไม่เหมือนใครซึ่งจะย้ายส่วนประกอบการแช่แข็งออกจากตัวอย่าง “เราสร้างปราสาทลักษณะนี้ พื้นที่แปดเหลี่ยมที่แม่เหล็กและตัวอย่างอาศัยอยู่ และดันตัวทำความเย็นออกไปด้านข้างจนสุดทาง” นีลส์อธิบาย “เป็นการออกแบบที่เปิดกว้างมาก
และหมายความว่าตัวอย่างไม่ได้ถูกฝังอยู่ภายในเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างจากออปติก”
เป็นการออกแบบที่เปิดกว้างมาก และหมายความว่าตัวอย่างไม่ได้ถูกฝังอยู่ภายในเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างจากออปติก วิลเลียม นีลส์องค์ประกอบที่สำคัญของแนวทางนี้คือ
ซึ่งเป็นแม่เหล็กทรงกรวยที่ออกแบบและสร้างโดยทีมงาน ด้วยขนาดของรูขนาดใหญ่ – เกือบ 100 มม. – สามารถวางตัวอย่างตัวอย่างไว้ด้านในแม่เหล็กได้ ซึ่งสามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้ถึง ±7 T “ในแม่เหล็กแบบแยกคู่ปกติ ส่วนประกอบออปติกทั้งหมดจะต้องอยู่ห่างๆ จากตัวอย่างเพราะแม่เหล็กขวางทาง”
สมาชิกทีม คนที่ 3 กล่าว “รูปทรงกรวยช่วยให้คุณนำส่วนประกอบออปติคัลของคุณเข้าใกล้ตัวอย่างได้มากขึ้น” นักฟิสิกส์รู้ตั้งแต่เริ่มต้นว่าพวกเขาจำเป็นต้องออกแบบแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดด้วยตนเอง “ปกติแล้วเราจะซื้อแม่เหล็กจากซัพพลายเออร์รายอื่น แต่เราต้องการใช้พื้นที่ทุกส่วนอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด
เท่าที่จะเป็นไปได้” แบล็คกล่าว “มันพอดีแน่นมาก โดยมีระยะห่างระหว่างพื้นผิวและรอบๆ แม่เหล็กเพียง 1 มิลลิเมตร และเราคิดว่าเราจะมีปัญหาจริงๆ หากเราพยายามว่าจ้างบุคคลภายนอกในการออกแบบส่วนนั้น” ในขณะที่ทีมงานจำเป็นต้องเรียนรู้วิธีสร้างแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด พวกเขายังกระตือรือร้น
ที่จะใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่กว้างขึ้น ซึ่งประกอบด้วยเครื่องทำความเย็นประสิทธิภาพสูง ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิถูกยกมาจากระบบการวัดคุณสมบัติทางกายภาพ รวมถึงซอฟต์แวร์การทำงานและกลไกการควบคุมแม่เหล็ก
บางส่วน แนวทางปฏิบัติดังกล่าวทำให้ทีมคิดค้นและเปิดตัวเครื่องมือใหม่ทั้งหมดได้ภายในเวลาเพียง 3 ปี โดยผลิตภัณฑ์ชิ้นแรกจะถูกติดตั้งในห้องปฏิบัติการวิจัยภายในต้นปี 2562 ประสบการณ์ก่อนหน้านี้กับระบบเครื่องทำความเย็นยังเป็นแรงบันดาลใจในการตัดสินใจตั้งแต่เนิ่นๆ ในการออกแบบ
ระบบโมดูลาร์สำหรับการโหลดตัวอย่างลงในเครื่องทำความเย็น ตู้เย็นส่วนใหญ่ต้องการให้ผู้ใช้เชื่อมต่อสายไฟทั้งหมดภายในอุปกรณ์ ซึ่งทำให้เข้าถึงส่วนประกอบและการเชื่อมต่อทดลองทั้งหมดได้ยาก อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบ ตัวอย่างจะถูกโหลดลงบน puck ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม.
แล้วหย่อนลงในเครื่องมือเพื่อทำการวัดสะดวกมากสำหรับผู้ใช้ในการติดตั้งตัวอย่างและเชื่อมต่อสายไฟขณะที่อยู่บนม้านั่ง ดิเนช มาร์เทียน“สะดวกมากสำหรับผู้ใช้ในการติดตั้งตัวอย่างและเชื่อมต่อสายไฟในขณะที่อยู่บนม้านั่ง” “เราจำเป็นต้องพัฒนาบางสิ่งที่พอดีกับรูปทรงเรขาคณิตที่เรามี
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
