Лабараторыя noise-free для інстытута нанатэхналогій IMB

Задача

Мэтай планавання шасці ціхіх лабараторый было тое, каб умовы ў памяшканні падчас працы лабараторыі пагаршаліся толькі ў мінімальнай ступені. Бо розныя тэхнічныя прылады ў эксперыменце часта з’яўляюцца асноўнымі перашкодамі, такімі як механічныя помпы, якія ствараюць вакуум, або выпрацоўваемая цяпло і электрамагнітнае выпраменьванне ад сілавых і кіруючых прылад. У звычайных эксперыментах дастаткова экранаваць асобныя параметры, такія як тэмпература. Аднак з развіццём метралогіі ў нанатэхналогіі з’явіліся эксперыменты, адчувальныя да некалькіх або ўсіх пяці перашкодных зменных. Тэмпература, вільготнасць, вібрацыі, шум, электрамагнітныя палі павінны быць адначасова экраніраваны. Гэтым выклікам можна было адпавядаць толькі з улікам усёй сістэмы.

Параметры

– Вібрацыі v, мэтавае значэнне (дыяпазон частот < 10 Гц): v < 1 μm/s
– Вібрацыі v, вымеранае значэнне (дыяпазон частот < 10 Гц): v < 0,3 μm/s

– Вібрацыі v, мэтавае значэнне (дыяпазон частот > 10 Гц): v < 0,5 μm/s

– Вібрацыі v, вымеранае значэнне (дыяпазон частот > 10 Гц): v < 0,1 μm/s

– Мэтавае значэнне p гуку: p < 55 dBC
– Вымеранае значэнне p гуку: p < 22 dBC

Выходныя характарыстыкі

Цэнтр нанатэхналогій IBM Binnig and Rohrer у Цюрыху працуе над развіццём нананавук. Тут даследуюцца самыя дробныя структуры ў дыяпазоне нанаметраў для стварэння новых матэрыялаў для інфармацыйных і паўправадніковых тэхналогій. Відавочна, што гэтым даследчым лабараторыям прад’яўляюцца надзвычай высокія патрабаванні. Шэсць лабараторый NOISE FREE у цэнтры нанатэхналогій IBM знаходзяцца на васьмі метрах пад зямлёй. У такіх умовах магчымыя самыя адчувальныя і вытанчаныя даследчыя эксперыменты ў нанамасштабе. Раней усе перашкодныя зменныя, важныя для нанатэхналогій, а менавіта вібрацыі, электрамагнітныя палі, тэмпература, вільготнасць і гук, павінны былі ўлічвацца адначасова і па магчымасці выключацца. Гэтыя мэты патрабавалі новай канцэпцыі лабараторыі. Яшчэ на этапе планавання мы былі часткай каманды IBM Research Noise-free Lab. Наша кампетэнтная тэхнічная кансультацыя была ключавой для праекта. Пасля паспяховых выпрабаванняў мы распрацавалі рашэнне для падземных лабараторый: ізаляцыю ад вібрацый грунту і гукаізаляцыю.

Праблема № 1 – вібрацыі падмурка

На пачатку этапу праекта былі ацэнены розныя высокаадчувальныя эксперыменты з улікам вымяральных і вытворчых прылад з найвышэйшымі патрабаваннямі. Гэтыя вельмі адчувальныя інструменты, такія як электронныя прамянёвыя рэгістратары, трансмісійныя электронныя мікраскопы і сканіруючыя тунэльныя мікраскопы са спінавай палярызацыяй, цяпер павінны былі быць усталяваны без вібрацый.

Рашэнне № 1

Чарцёж CAD ізаляцыі з актыўнай сістэмай ізаляцыі Bilz AIS™ для Binnig and Rohrer Nanotechnology Center IBM і ETH Zurich. Фундамент усталяваны на паветраных падушках з актыўнай сістэмай паглынання вібрацый.

У кожнай лабараторыі ўсталявана паветраная бетонная аснова з максімальна магчымай масай. Натуральны рэзананс паветраных апор знаходзіцца ў дыяпазоне 1,2 – 2,4 Гц. Ізалятары актыўна кіруюцца праз паветраныя апоры. Эксперыменты размяшчаюцца на гэтых пастаментах ад 34 да 80 тон; карыстальнік, у сваю чаргу, перамяшчаецца па падлозе, аддзеленай ад вібрацый. Тут выкарыстоўваецца новы прадукт кампаніі Bilz: AIS™ Active Isolation System High Performance, наша актыўная электронна-пнеўматычная ізаляцыя вібрацый, якая адпавядае найвышэйшым патрабаванням у плане эфекту ізаляцыі, часу затухання і ўстойлівасці ўзроўню.

Праблема № 2 – гукавыя хвалі

Самыя дробныя структуры ў дыяпазоне нанаметраў, такія як асобныя малекулы або атамы, даследуюцца ў ціхіх лабараторыях. Нават умовы ў чыстым памяшканні ўсё яшчэ былі б занадта «шумнымі» для гэтай працы.

Рашэнне № 2

Гукаізаляцыя і аптымізаваная акустыка памяшкання: Акустычныя элементы Bilz з рэльефнай пенапласту забяспечваюць аптымальную акустыку памяшкання і ізаляцыю ад паветраных гукаў. Нашы рашэнні паглынання гукавой энергіі характарызуюцца максімальным паглынаннем або гукаізаляцыяй і мінімізацыяй узроўняў гукавога ціску і звязаных з імі часоў рэверберацыі. Вынік: надзвычай ціхая атмасфера з істотна паменшанымі перашкодамі.