Лаборатория noise-free для института нанотехнологий IMB

Новая концепция лаборатории для нанотехнологий: комбинированная звуко- и виброизоляция для лабораторий, свободных от шума и вибраций.

Задача

Целью проектирования шести тихих лабораторий было обеспечить, чтобы условия в помещении во время работы лаборатории ухудшались минимально. Так как различные технические устройства в эксперименте часто являются основными источниками помех, такими как механические насосы, создающие вакуум, или выделяемое тепло и электромагнитное излучение от питающих и управляющих устройств. В обычных экспериментах достаточно экранировать отдельные параметры, такие как температура. Однако с развитием метрологии в нанотехнологиях появились эксперименты, чувствительные к нескольким или всем пяти факторам помех. Температура, влажность, вибрации, шум, электромагнитные поля должны быть экранированы одновременно. Эти задачи можно было решить только с учетом всей системы.

Параметры

– Вибрации v целевое значение (диапазон частот < 10 Гц): v < 1 μм/с – Вибрации v измеренное значение (диапазон частот < 10 Гц): v < 0,3 μм/с – Вибрации v целевое значение (диапазон частот > 10 Гц): v < 0,5 μм/с – Вибрации v измеренное значение (диапазон частот > 10 Гц): v < 0,1 μм/с – Целевое значение уровня звука p: p < 55 дБС Измеренное значение уровня звука p: p < 22 дБС

Исходные характеристики

IBM Binnig and Rohrer Nanotechnology Center в Цюрихе занимается развитием нанонауки. Здесь изучаются мельчайшие структуры в нанометровом диапазоне с целью создания новых материалов для информационных и полупроводниковых технологий. Очевидно, что к этим исследовательским лабораториям предъявляются чрезвычайно высокие требования.

Шесть лабораторий NOISE FREE в центре нанотехнологий IBM расположены на восемь метров под землей. В таких условиях возможны самые чувствительные и сложные исследования в наномасштабе. Ранее все факторы помех, важные для нанотехнологий, а именно вибрации, электромагнитные поля, температура, влажность и звук, должны были быть одновременно учтены и, по возможности, исключены. Эти цели потребовали новой концепции лаборатории. Уже на стадии проектирования мы были частью команды IBM Research Noise-free Lab. Наш компетентный технический консалтинг был ключевым для проекта. После успешных испытаний мы разработали решение для подземных лабораторий: изоляцию от вибраций грунта и звукоизоляцию.

Проблема №1 — вибрации грунта

На начальном этапе проекта были оценены различные высокочувствительные эксперименты с учетом измерительных и производственных устройств с самыми высокими требованиями. Эти высокочувствительные инструменты, такие как регистраторы электронных пучков, просвечивающие электронные микроскопы и сканирующие туннельные микроскопы с поляризацией спина, должны были теперь устанавливаться без вибраций.

Решение №1

Чертеж CAD изоляции с активной системой изоляции Bilz AIS™ для Binnig and Rohrer Nanotechnology Center of IBM и ETH Zurich

Фундамент на подушках с активной системой подавления вибраций.

В каждой лаборатории установлено бетонное основание на воздухе с максимально возможной массой. Естественный резонанс воздушных подушек находится в диапазоне 1,2 – 2,4 Гц. Изоляторы активно управляются через воздушные подушки. Эксперименты размещены на этих основаниях массой от 34 до 80 тонн; пользователь, в свою очередь, перемещается по полу, вибрационно развязанному. Здесь использован новый продукт компании Bilz: AIS™ Active Isolation System High Performance, наша активная электронно-пневматическая виброизоляция, соответствующая самым высоким требованиям по изоляционному эффекту, времени затухания и стабильности уровня.

Проблема №2 — звуковые волны

Мельчайшие структуры в нанометровом диапазоне, такие как отдельные молекулы или атомы, изучаются в тихих лабораториях. Даже условия в чистом помещении всё ещё были бы слишком «шумными» для этой работы.

Ten post dostępny jest także w języku: