לאחרונה, ענקית הפוטוניקה האמריקאיתקוהרנטיו-Faraday 1867 Holdings של יפן חתמו על מכתב כוונות (LOI) במטרה להגדיל את הייצור שלמוליכות-על בטמפרטורה גבוההקלטות (HTS) לשימוש נרחב בפריסה בקנה מידה גדול של כורי היתוך, כמו גם כדי לעזור להניע את מעבר האנרגיה הירוקה. לייזר האקסימר של קוהרנט בשיתוף פעולה זה מבטיח יישומים רחבים יותר.
בעשור האחרון, הסיכוי המתפתח במהירות של אנרגיה נטולת פחמן הוביל להתקדמות במכשירי טוקאמק, תוך כדי ביקוש מוגבר לסרטים מגנטיים מוליכים בטמפרטורה גבוהה. לסרטים מגנטיים בעלי מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה, טכנולוגיית מפתח בייצור של אלקטרומגנטים חזקים במיוחד, יש את היישום העיקרי שלהם בכורי היתוך לכליאה מגנטית כדי לחסום ולבקר פלזמה. יש לציין כי Faraday Factory Japan LLC, חברה בת יפנית של Faraday 1867 Holdings, התגלתה כיצרנית המובילה בעולם של סרטים מגנטיים מוליכים בטמפרטורה גבוהה (HTS).
לייזר LEAP excimer של Coherent, מוצר התקנת לייזר פועם בתקן תעשייתי, נתן דחיפה משמעותית לתהליך הייצור של סרטים מוליכים בטמפרטורה גבוהה.
שדות מגנטיים פועלים להגביל ולשלוט פלזמה טעונה במכשיר טוקאמק, לפי Tokamak Energy, סטארט-אפ בריטי של היתוך. שדות מגנטיים חזקים אלו מאפשרים לפלזמה להתחמם לטמפרטורות מעל 100 מיליון מעלות צלזיוס - הסף הדרוש להיתוך כדי להפוך למקור אנרגיה בר-קיימא מבחינה מסחרית. לאחר מכן, המגנטים החזקים בטוקאמק כדורי מאפשרים כליאה קומפקטית יותר, הגדלת צפיפות הפלזמה והכוח תוך הימנעות מהצורך היקר בקירור הליום נוזלי.
שדות מגנטיים רבי עוצמה יכולים להיווצר על ידי העברת זרמים גבוהים סביב מערך של סלילים אלקטרומגנטיים המקיפים את הפלזמה. המגנטים מלופפים במה ש-Tokamak Energy מכנה סרט מגנטי מוליך-על בטמפרטורה גבוהה "פורצת דרך".
טיפול בציפויים פונקציונליים
Faraday Factory Japan LLC, חברת בת של Faraday 1867 Holdings, מייצרת קלטות מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה מאז 2012. מכתב הכוונות הנ"ל מתייחס לאסטרטגיה של המפעל היפני לענות על הביקוש העולמי לקלטות HTS, וקוהרנט אומר שהביקוש לסרטי HTS הקלטות צפויות לגדול פי עשרה בין עכשיו ל-2027.
החברה היפנית משתמשת בתצהיר בעזרת קרן יונים (IBAD), שקיעת לייזר דופקת (PLD), התזת מגנטרון כסף וציפוי אלקטרוכימי נחושת, הדורשים מספר שלבי ייצור כדי ליצור קלטות כאלה. מתוכם, השקעת לייזר פעימה מבוססת אקצימר (PLD) היא שיטת הייצור ההמוני המוכחת היחידה ליצירת סרטי תחמוצת נחושת בריום (REBCO) נדירות עם האיכויות הנדרשות לסרטי HTS רב-שכבתיים.
השקעת לייזר מפוצלת (PLD) היא כלי רב עוצמה לייצור ציפויים פונקציונליים באיכות גבוהה", מתארת פאראדיי צמח באתר האינטרנט שלו. תהליך השקיעה נוצר על ידי פלומת קרני לייזר הפוגעת במטרה על פס מתכת עם שכבת חיץ בגובה גבוה תרכובות HTS הן חומרי תחמוצת מורכבים, ולשיטת ה-PLD יש תפקיד חשוב בייצור שכבות מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה עם הרכב, עובי ומיקרו-מבנה מבוקר הדוק".
מכתב הכוונות שנחתם עם Coherent אמור לשרטט אסטרטגיה להגדלת יכולות ייצור מוליכים בטמפרטורה גבוהה באמצעות לייזר "LEAP" של החברה.
הלייזרים LEAP excimer של Coherent הם התקן התעשייה עבור התקני לוגיקה ניתנים לתכנות לשימוש בייצור קלטות HTS", אמר קוהרנט. "לייזרי LEAP מבוססים על מקורות ארגון פלואוריד (ArF), קריפטון פלואוריד (KrF) וקסנון כלוריד (XeCl). ב-193 ננומטר, 248 ננומטר ו-308 ננומטר, בהתאמה, ומספק הספקים של עד 300W. הם כבר נמצאים בשימוש במגוון יישומים תעשייתיים, כגון מרימי לייזר לייצור תצוגות LED או MicroLED אורגניות.
מעבר לפיוז'ן
קאי שמידט, סגן נשיא בכיר של היחידה העסקית אקסימר לייזר של קוהרנט, אמר, "אנו יודעים שמדינות המעורבות במירוץ אנרגיית ההיתוך עובדות קשה כדי להאיץ את שרשרת האספקה של סרטים מוליכים-על בטמפרטורה גבוהה, שצומחת באלפי קילומטרים בשנה, ב- כדי לשמור על טכנולוגיית ההיתוך לנוע קדימה בקצב מהיר".
מצדו, סרגיי לי, מנהל נציג של מתקן פאראדיי ביפן, הוסיף: "אנחנו עובדים עם פאראדיי 1867 במשך יותר מעשור, והלייזרים שלנו להוטים לשחק תפקיד חשוב בשלב ההגברה של ייצור קלטות HTS. . אזורי היישום של קלטות HTS אינם מוגבלים לכורי היתוך- -הם כוללים העברת אנרגיה ללא הפסדים, ספינות תעופה ומכולות ללא פחמן, מערכות NMR ללא הליום, מערכות הנעה מתקדמות של חלליות ועוד. יישומים אלה מניעים צמיחה שנתית דו ספרתית בשוק הקלטות HTS, כך שהדחיפות בהשקעה ביכולות ייצור הקלטות של HTS ברורה".
קלטת HTS היא אחת הטכנולוגיות המרכזיות למימוש כורי היתוך של כליאה מגנטית כמו טוקאמקים. עיצובי Tokamak הם פשוטים יותר, קומפקטיים יותר וזולים יותר לתפעול מטכנולוגיות קודמות. סרטי HTS יכולים לפעול בטמפרטורות בטווח של עשרות קלווין, מה שמבטל את הצורך במערכות קירור יקרות המבוססות על טכנולוגיית הליום נוזלי בלתי קיימא. כורי היתוך לכליאה מגנטית צפויים להיות מסוגלים בסופו של דבר לייצר ג'יגה וואט של חשמל נטול פחמן עם רווח נקי של יותר מ-10 אחוזים ובכך עשויים למלא תפקיד חשוב במעבר העולמי לאנרגיה ירוקה.
