Coherent ลงนามความร่วมมือเพื่อขัดขวางการผลิตเทปตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงด้วยเลเซอร์ LEAP

เมื่อเร็วๆ นี้ Coherent ยักษ์ใหญ่ด้านโฟโตนิกส์ของสหรัฐฯ และ Faraday 1867 Holdings ของญี่ปุ่นได้ลงนามในหนังสือแสดงเจตจำนง (LOI) โดยมีเป้าหมายในการขยายขนาดการผลิตเทปตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) สำหรับการใช้งานในวงกว้างในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน ตลอดจนช่วย ขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงพลังงานสีเขียว เลเซอร์ excimer ของ Coherent ในการทำงานร่วมกันนี้รับประกันการใช้งานที่กว้างขึ้น
ในทศวรรษที่ผ่านมา แนวโน้มการพัฒนาอย่างรวดเร็วของพลังงานปลอดคาร์บอนได้นำไปสู่ความก้าวหน้าในอุปกรณ์ tokamak ขณะเดียวกันก็ผลักดันความต้องการเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงที่เพิ่มขึ้น เทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการผลิตแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ มีการใช้งานหลักในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังด้วยแม่เหล็กเพื่อจำกัดและควบคุมพลาสมา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Faraday Factory Japan LLC ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของญี่ปุ่นของ Faraday 1867 Holdings ได้กลายเป็นผู้ผลิตเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (HTS) ชั้นนำของโลก
LEAP excimer laser ของ Coherent ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์การสะสมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ที่ได้มาตรฐานอุตสาหกรรม ได้ช่วยส่งเสริมกระบวนการผลิตเทปตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงอย่างมาก
สนามแม่เหล็กทำหน้าที่จำกัดและควบคุมพลาสมาที่มีประจุในอุปกรณ์โทคามัก ตามข้อมูลของ Tokamak Energy บริษัทสตาร์ทอัพฟิวชั่นสัญชาติอังกฤษ สนามแม่เหล็กแรงสูงเหล่านี้ช่วยให้พลาสมาร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิสูงกว่า 100 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับฟิวชันให้กลายเป็นแหล่งพลังงานที่สามารถนำไปใช้ได้ในเชิงพาณิชย์ หลังจากนั้น แม่เหล็กอันทรงพลังในโทคามักทรงกลมช่วยให้มีการกักขังที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น เพิ่มความหนาแน่นและพลังงานของพลาสมา ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงความจำเป็นราคาแพงในการทำความเย็นฮีเลียมเหลว
สนามแม่เหล็กกำลังสูงสามารถสร้างขึ้นได้โดยการส่งกระแสสูงไปรอบๆ อาร์เรย์ของขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ล้อมรอบพลาสมา แม่เหล็กถูกพันด้วยสิ่งที่ Tokamak Energy เรียกว่าเทปแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูงแบบ "ก้าวหน้า"
การประมวลผลการเคลือบตามหน้าที่
Faraday Factory Japan LLC ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Faraday 1867 Holdings ได้ผลิตเทปแม่เหล็กยิ่งยวดอุณหภูมิสูงมาตั้งแต่ปี 2012 หนังสือแสดงเจตจำนงดังกล่าวอ้างถึงกลยุทธ์ของโรงงานในญี่ปุ่นในการตอบสนองความต้องการทั่วโลกสำหรับเทป HTS และ Coherent กล่าวว่าความต้องการสำหรับ คาดว่าเทปดังกล่าวจะเพิ่มขึ้น 10 เท่าระหว่างปัจจุบันถึงปี 2570
บริษัทญี่ปุ่นใช้ไอออนบีมช่วยสะสม (IBAD), พัลส์เลเซอร์สะสม (PLD), แมกนีตรอนสปัตเตอร์เงิน และการชุบทองแดงเคมีไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้ขั้นตอนการผลิตหลายขั้นตอนเพื่อผลิตเทปดังกล่าว ในจำนวนนี้ การสะสมด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ (PLD) ที่อาศัย excimer เป็นวิธีการผลิตจำนวนมากเพียงวิธีเดียวที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการสร้างฟิล์มแบเรียมคอปเปอร์ออกไซด์ของธาตุหายาก (REBCO) ที่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับเทป HTS หลายชั้น
Pulsed laser Deposition (PLD) เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังมากสำหรับการผลิตสารเคลือบเชิงฟังก์ชันคุณภาพสูง" Faraday Plant อธิบายบนเว็บไซต์ของบริษัท กระบวนการสะสมเกิดขึ้นจากกลุ่มลำแสงเลเซอร์ที่พุ่งชนเป้าหมายบนแถบโลหะที่มีชั้นบัฟเฟอร์ที่ อุณหภูมิสูง สารประกอบ HTS เป็นวัสดุออกไซด์ที่ซับซ้อน และวิธีการ PLD มีบทบาทสำคัญในการผลิตชั้นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง โดยมีองค์ประกอบ ความหนา และโครงสร้างจุลภาคที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด"
หนังสือแสดงเจตจำนงของบริษัทกับ Coherent ระบุว่าเป็นการสรุปกลยุทธ์ในการเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงโดยใช้เลเซอร์ "LEAP" ของบริษัท
Coherent กล่าวว่า "เลเซอร์ excimer แบบ Coherent LEAP เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับการผลิตเทป HTS เลเซอร์ LEAP ใช้แหล่งกำเนิดอาร์กอนฟลูออไรด์ (ArF), คริปทอนฟลูออไรด์ (KrF) และซีนอนคลอไรด์ (XeCl) และปล่อยออกมาที่ ความยาวคลื่น 193 นาโนเมตร 248 นาโนเมตร และ 308 นาโนเมตร ตามลำดับ และมีกำลังเอาท์พุตสูงถึง 300W มีการใช้งานแล้วในการใช้งานทางอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น เครื่องยกเลเซอร์สำหรับการผลิตจอแสดงผล LED แบบออร์แกนิกและ MicroLED
เกินกว่าฟิวชั่น
Kai Schmidt รองประธานอาวุโสหน่วยธุรกิจเลเซอร์ Excimer ของ Coherent กล่าวว่า "เรารู้ว่าประเทศต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแข่งขันด้านพลังงานฟิวชันกำลังทำงานอย่างหนักเพื่อเร่งห่วงโซ่อุปทานของเทปตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง ซึ่งจะเพิ่มขึ้นหลายพันกิโลเมตรต่อปีใน เพื่อให้เทคโนโลยีฟิวชั่นก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว"
ในส่วนของเขา Sergey Lee ผู้อำนวยการตัวแทนของโรงงานของ Faraday ในญี่ปุ่น กล่าวเสริมว่า "เราทำงานร่วมกับ Faraday 1867 มานานกว่าทศวรรษแล้ว และเลเซอร์ของเรากระตือรือร้นที่จะมีบทบาทสำคัญในระยะที่เพิ่มขึ้นของการผลิตเทป HTS .พื้นที่การใช้งานสำหรับเทป HTS ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน- -ซึ่งรวมถึงการถ่ายโอนพลังงานแบบไม่สูญเสีย การบินและเรือคอนเทนเนอร์แบบคาร์บอนเป็นศูนย์ ระบบ NMR ที่ปราศจากฮีเลียม ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศขั้นสูง และอื่นๆ แอปพลิเคชันเหล่านี้กำลังขับเคลื่อน การเติบโตเป็นเลขสองหลักต่อปีในตลาดเทป HTS ดังนั้นความเร่งด่วนในการลงทุนในความสามารถในการผลิตเทป HTS จึงชัดเจน"
เทป HTS เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังด้วยแม่เหล็กได้ เช่น tokamak การออกแบบของ Tokamak นั้นเรียบง่ายกว่า กะทัดรัดกว่า และราคาไม่แพงในการใช้งานกว่าเทคโนโลยีก่อนหน้านี้ เทป HTS สามารถทำงานที่อุณหภูมิในช่วงหลายสิบของเคลวิน ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบทำความเย็นราคาแพงที่ใช้เทคโนโลยีฮีเลียมเหลวที่ไม่ยั่งยืน เครื่องปฏิกรณ์ฟิวชันแบบกักขังแม่เหล็กคาดว่าจะสามารถผลิตไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอนได้เป็นกิกะวัตต์ โดยได้รับสุทธิมากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ และอาจมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสีเขียวทั่วโลก