Je libo vakuum v kostce, válci, či dokonce ve dvanáctistěnu?

Mnoho průmyslových a výzkumných zařízení potřebuje vakuum. Slunce na Zemi – fúzní reaktor ITER ve Francii, největší světový laser ELI v Dolních Břežanech u Prahy, ale třeba i výrobci nábytku či reproduktorů. Všechny umí uspokojit firma Streicher, s. r. o., sídlící v Plzni. Společnost vyrábí vakuová zařízení a komponenty již více než 25 let a vedle „velké vědy“ slouží technologickým firmám v celé řadě průmyslových odvětví – chemie a farmaceutika, polovodiče, potravinářství, tepelné zpracování a výroba oceli.

Vakuová technologie je téměř všudypřítomná v projektech základního a aplikovaného fyzikálního výzkumu – od synchrotronových světelných zdrojů po výrobu polovodičů, od elektronové mikroskopie po kvantové výpočty a mnoho dalších. Ale jak každý koncový uživatel vakua velmi dobře ví, špičkové výzkumné projekty se jen zřídka uspokojí nějakým sériovým zařízením. Potřebují vakuovou komoru na klíč od návrhu, přes vývoj až po výrobu a dodání. Technická specifikace komory se musí přizpůsobit prioritám výzkumu, a dokonce musí reagovat na změny projektu.

Pýchou výroby je modulární systém vakuových komor

Český výrobce vakuových zařízení STREICHER Plzeň přišel s elegantním konceptem, který umožňuje zjednodušit konstrukci vědeckých vakuových systémů. Modulární systém vakuových komor S-Cube nabízí výzkumníkům kontrolovaný vakuový prostor, kde jsou úpravy spíše normou než výjimkou. Technologický model „vyvíjejte se, jak rostete“ nabízí vestavěnou flexibilitu, škálovatelnost a má mnohem více konstrukčních stupňů volnosti než konvenční vakuová zařízení. Modulární přístup S-Cube umožňuje uživatelům vakua prodloužit životnost jejich vakuových komor (namísto cyklických investic do nového hardwaru, protože se mění priority výzkumu). „Náš modulární vakuový koncept S-Cube umožňuje úpravu stávající vakuové komory výměnou pouze některých stěn nebo přidáním dalšího rozšiřujícího modulu,“ vysvětluje Jiří Lopata, generální ředitel společnosti STREICHER Plzeň. „Není potřeba vyrábět novou komoru, když se změní požadavky vědců na výzkum.“

Vaše vakuum, vaše cesta

Uživatelé S-Cube si mohou navrhnout svůj vlastní komplexní vakuový systém spojením vybraných základních stavebních bloků obsahujících krychlové, šestihranné a kvádrové moduly komory (všechny dostupné v řadě vlastních velikostí, se stěnou délky od 450 mm do 2 m). Pro vědecké koncové uživatele vakuových systémů je na konceptu S-Cube obzvláště atraktivní jeho kombinace jednoduchosti, modularity a snadného přizpůsobení – vlastnosti, které by jinak u konvenční svařované vakuové komory byly nemyslitelné. Samozřejmostí je odborné poradenství ohledně optimálního výběru vývěv, ventilů, elektrických průchodek a vakuometrů, stejně jako systémů pro řízení vakuového procesu a vizualizaci dat. V současnosti jsou všechny komory S-Cube přizpůsobené pro aplikace s nízkým, středním a vysokým vakuem, plánovaná možnost kovového těsnění zajistí budoucí podporu i pro systémy s ultravysokým vakuem.

Specializovaná webová stránka Configurator umožňuje zákazníkům navrhnout a optimalizovat vlastní vakuovou komoru S-Cube prostřednictvím intuitivního a snadno použitelného rozhraní. Pomocí online nástrojů může uživatel například vybavit odnímatelné stěny komory řadou vestavěných doplňků (závěsy, příruby, zámky a průhledy), integrovat optický stolek a také definovat tlak kláves a teplotní cykly. Všechny varianty systému se navíc okamžitě zobrazí v náhledu, který lze exportovat do PDF pro diskusi s designérským týmem STREICHER Plzeň.

Třídy vakua a příklady aplikace:

LV (nízké vakuum): 1×10⁵ Pa až 3×10³ Pa – potravinářství;

MV (střední vakuum): 3×10³ Pa až 1×10⁻¹ Pa – vakuové obloukové přetavování, vakuové plazmové naprašování, metalurgie, výroba léků, úprava polyuretanu, vakuové lití, vakuová destilace, vakuové výparníky, vakuové pece, zařízení na kalení, cementaci a nitridaci ve vakuu;

HV (vysoké vakuum): 1×10⁻¹ Pa až 1×10⁻⁷ Pa – zařízení citlivá na čistotu, laserové komory, elektrické izolační prvky, měřicí technika, méně náročná zařízení na povlakování, svařování elektronovým paprskem;

UHV (ultravysoké vakuum): 1×10⁻⁷ Pa až 1×10⁻¹⁰ Pa – optická zařízení, zdroje rentgenového záření, elektronová spektroskopie, tepelná desorpční spektroskopie, vytváření tenkých vrstev, fotoemisní spektroskopie, urychlovače částic, detektory gravitačních vln, zachytávání iontů, řádkovací tunelová mikroskopie, elektronová litografie a jiné náročné aplikace.

Příklady výrobních realizací

Projekt HELCZA

Společnost STREICHER se podílela na výrobě zařízení pro testování vnitřních komponentů termojaderného fúzního reaktoru ITER. HELCZA (High Energy Load Czech Assembly), experimentální zařízení pro cyklické tepelné testování komponent vysokým tepelným tokem, je primárně určena k testování tzv. plasma-facing komponent (komponenty přímo vystavené horkému plazmatu), konkrétně panely první stěny, bloky divertoru a stínění ICRH (ion cyclotron resonance heating) antén (foto Streicher).

 Vakuový systém distribuce laseru pro Laserové centrum HiLASE

Detailní konstrukce, pevnostní analýza, zkoušky a instalace distribučního systému v Laserovém centru HiLASE v Dolních Břežanech. Jedná se o technické zařízení umožňující distribuci laserových svazků nebo impulzů v laboratořích HiLASE, tedy spojující místo, kde se svazek generuje, a experimentální pracoviště. Předmětem realizace byla dodávka různých vakuových komor pro optomechanické manipulátory, filtry a vakuové potrubí včetně montované podpůrné konstrukce. Provozní vakuum: 1 Pa. (Foto Streicher).

Projekt ELI Beamlines: Kompresor L1

STREICHER se podílel na dodávkách jednotlivých vakuových komor a komponent pro mezinárodní laserové centrum ELI Beamlines v Dolních Břežanech – dodávky vakuových komor optomechaniky rozvodu laserového paprsku, dodávky vakuových komor kompresoru (foto Streicher).

 Projekt ELI Beamlines: Kompresor L3

Velká vakuová komora pro kompresor laserového svazku a vakuová komora „beam injector“ sloužící k úpravě laserového svazku pro petawattový  laserový systém L3 s velmi vysokým výkonem. Firma STREICHER realizovala detailní konstrukci, pevnostní analýzu, řadu zkoušek a instalaci. Vnější rozměry kompresoru: přibližně 5,1 m (délka) × 2,6 m (šířka) × 2,7 m (výška), provozní vakuum: 1 × 10 ^{– 5} Pa (foto Streicher).

Projekt ELI Beamlines: Kompresor L4

Kompletní dodávka vakuové komory kompresoru, která je součástí laserového systému L4 Aton. Tento systém je určen ke generování pulzů s extrémně vysokým a dosud nevídaným výkonem 10 PW (petawattů). Hmotnost kompresoru je cca 65 tun. Šířka kompresoru je 3,5 m, výška 4 m a délka 18 m. Firma zajišťovala detailní konstrukci, pevnostní analýzu, kompletní výrobu včetně zkoušek a následnou instalaci v laboratořích ELI Beamlines v Dolních Břežanech (foto Streicher). 

Komora pro provádění izolačních zkoušek a měření částečných výbojů

Komora na testování elektronických zařízení ve stlačeném vysušeném vzduchu. Komora funguje v poloautomatickém režimu, zařízení pro snížení hluku na pracovišti obsahuje i tlumič odfuku stlačeného vzduchu (foto Streicher).

Vakuová metalurgie

Na základě dlouholeté zkušenosti s výrobou zařízení pro tavení a přetavování speciálních materiálů ve vakuu nabízí firma výrobu a komplexní podporu od návrhu konstrukce včetně pevnostních výpočtů až po finální montáž včetně funkčních testů celého vyráběného produktu (foto Streicher). 

Speciální zařízení

Hydraulický lis se spodním pohonem a lisovací sílou 420 tun. Lis se provozuje v rámci sériové linky s nepřetržitým provozem (foto Streicher). Další speciální zařízení jsou komponenty pro těžbu ropy a plynu (off-shore, on-shore) či dokonce zábavní atrakce.

Více zde https://www.streicher-machinery.cz/