ВВЕДЕНИЕ
Параметры большинства устройств в обычных температурах приблизились к своему техническому пределу. Это означает, что возможности, определяемые свойствами материалов, во многом исчерпаны. Охлаждение - один из очевидных способов значительного изменения свойств некоторых материалов. Применение сверхпроводящих материалов эффективно, при минимальном риске отказа системы, только в узком диапазоне криогенных температур, что влечет за собой значительные затраты, а иногда и крайне затруднено. Использование сверхпроводящих материалов имеет и другие огромные трудности и ограничения, в том числе ограничения в некоторых задачах и условиях по другим физическим характеристикам и свойствам.
Материалы часто представляют интерес по сочетанию нескольких физических характеристик и свойств. Электропроводность, теплопроводность, температуропроводность, коэффициент отражения, предел текучести и т.д. - не единственное что может представлять интерес. Серьезное влияние на использование некоторых материалов влияют и такие параметры как токсичность, сложность в обработке, хрупкость при внешнем воздействии и т. п. Поэтому и рассматриваются возможности изготовления систем, элементов устройств из не сверхпроводящих металлов, в том числе работающих не только при гелиевых температурах.
Материалы часто представляют интерес по сочетанию нескольких физических характеристик и свойств. Электропроводность, теплопроводность, температуропроводность, коэффициент отражения, предел текучести и т.д. - не единственное что может представлять интерес. Серьезное влияние на использование некоторых материалов влияют и такие параметры как токсичность, сложность в обработке, хрупкость при внешнем воздействии и т. п. Поэтому и рассматриваются возможности изготовления систем, элементов устройств из не сверхпроводящих металлов, в том числе работающих не только при гелиевых температурах.
МЕДЬ
Определенный интерес по многим параметрам представляет медь. Медь имеет высокие характеристики электрической проводимости и теплопроводности и применяется в различных областях и устройствах. Известно, что электропроводность (и не только) существенно зависит от наличия примесей в меди и ее кристаллической структуры. Сотые, тысячные и менее доли процента примеси могут резко снижать ее тепло- и электропроводность. Влияние примесей наиболее заметно в криогенике. Более принято для отображения качества меди использовать обратную величину электрической проводимости - электрическое сопротивление, в частности характеристику RRR.
RRR - относительное остаточное сопротивление и измеряется через отношение электрического сопротивления меди при 273-293 К (отличия несущественны) к сопротивлению в жидком гелии при 4-4,2 К, что также несущественно. Медь различного качества почти не отличается электрическим сопротивлением и тепловой проводимостью при комнатных температурах, но очень существенно отличается при низких температурах.
RRR - своего рода характеристика качества меди, то есть насколько чиста и совершенна медь.
RRR - относительное остаточное сопротивление и измеряется через отношение электрического сопротивления меди при 273-293 К (отличия несущественны) к сопротивлению в жидком гелии при 4-4,2 К, что также несущественно. Медь различного качества почти не отличается электрическим сопротивлением и тепловой проводимостью при комнатных температурах, но очень существенно отличается при низких температурах.
RRR - своего рода характеристика качества меди, то есть насколько чиста и совершенна медь.
Для общего представления ниже представлены графики поведения электрического сопротивления и теплопроводности в зависимости от качества меди и температуры.
На графике представлено поведение электрического сопротивления меди качества RRR 10-2000 и «идеальной меди». По расчетам, "идеальная медь" достигает значений RRR 10 000. Таким образом, электрическое сопротивление меди может отличаться до трех порядков.
На графике представлено поведение тепловой проводимости меди качества RRR 10-2000 и «идеальной меди». Да, вы всё правильно видите. Тепловая проводимость меди при криогенных температурах меняется на два порядка уже для меди качества RRR 20-2000.
Разница на два порядка по тепловой проводимости между медью с RRR 2000 и с RRR 20 превращает 15-минутное время достижения теплового равновесия для первой в более суток ожидания для второй.
Разница на два порядка по тепловой проводимости между медью с RRR 2000 и с RRR 20 превращает 15-минутное время достижения теплового равновесия для первой в более суток ожидания для второй.
Медь уже при RRR ≈ 2000 имеет теплопроводность, сравнимую с самыми высокими показателями у алмаза и сапфира, но немного в разных диапазонах температур. Алмаз и сапфир сильно уступают меди при температурах ниже 20 К, особенно при Т < 10 К и гелиевых температурах. Характеристики сапфира и алмаза также зависят от качества.
График представлен из «Cryogenic properties of materials - Thermal conductivity», CERN.
График представлен из «Cryogenic properties of materials - Thermal conductivity», CERN.
КАКИЕ МОГУТ БЫТЬ ДОСТИГНУТЫ ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ ПРОВОДИМОСТИ ?
По понятным причинам полученные результаты касаются бескислородной меди: кислород в очень чистой меди, даже в количестве 25 ppm, может резко снизить RRR с 2000 до 50. Расчетные значения RRR для идеальной меди часто указываются в 10 000.
В некоторых исследовательских работах были получены результаты:
образец меди чистотой 99,999% в виде монокристалла с RRR 4,2К ~2000
образец меди с характеристиками RRR 4,2К ~2900 и λ 4,2К ~16500 W /m*K
образец меди 99,9999% с RRR 4,2К ~5760 и λ 8К ~30200 W /m*K
образец меди с RRR 4,2К ~ 8000
Также:
.есть предложение Mitsibishi меди c RRR > 3000 для НИОКР в аэрокосмической области
.в ЦЕРНе медь с RRR ~ 5000 используется в криогенных системах и СВЧ-приложениях
Однако, в некоторых научных работах указывается о теоретическом и практическом пределе характеристики RRR значительно превышающим 10 000, и часто RRR ~ 30 000 упоминается «как обычная вещь».
В некоторых исследованиях утверждается, что достигнут RRR более 10 000 для экстремально чистой меди. Малые остаточные примеси с помощью процедуры специального отжига в кислородной среде переведены в оксиды, тем самым уменьшив сопротивление по сравнению, если бы остаточные примеси находились в растворе.
Есть патент JX Nippon Mining & Metals от 2012 года о получении экстремально чистой меди с экстремальными характеристиками. Указываются более серьезные и интересные вещи:
В некоторых исследованиях утверждается, что достигнут RRR более 10 000 для экстремально чистой меди. Малые остаточные примеси с помощью процедуры специального отжига в кислородной среде переведены в оксиды, тем самым уменьшив сопротивление по сравнению, если бы остаточные примеси находились в растворе.
Есть патент JX Nippon Mining & Metals от 2012 года о получении экстремально чистой меди с экстремальными характеристиками. Указываются более серьезные и интересные вещи:
- Получена и исследована «стандартная медь 6N с RRR 6000 - 10000».
- Исследована и заявлена возможность получения экстремально чистой меди с RRR ~ 40000 - 100000. Получен образец меди с RRR более 38000.
- При использовании мишени для магнетронного распыления для формирования тонкой пленки меди высокой чистоты выявлено, что характеристики осаждения и стабильность условий осаждения в значительной степени зависят от чистоты мишени.
Результаты крайне интересные. Привели к сведению. Мы примерно поняли, как было сделано. Пока непонятно насколько «коммерческие по форме и размерам» образцы меди были получены.
Мы делали в одно время с JX Nippon Mining & Metals. Первые официальные подтверждения качества получили в 2012 году. Мы не проводили исследований возможности получения сверхчистой меди с самыми высокими характеристиками, а сразу работали над созданием производства небольших экспериментальных коммерческих партий высочайшего качества. Это несколько отличается. В производстве мы внедрили меры для достижения максимально возможной чистоты меди и близкой к монокристаллической структуры. У нас не было времени на внедрение некоторых планируемых технологических мероприятий, но мы компенсировали это другим способом.
Возможно, мы также частично автоматически реализовали и «кислородную обработку» нашей продукции до оксидов, поскольку получили чрезвычайно высокие значения % IACS для образцов с некоторым содержанием железа. Слитки схожи с монокристаллом - крупноблочная кристаллическая структура, и это также улучшает их характеристики. Но результаты % IACS при содержании в определенных количествах Fe говорят в пользу некоторой реализации и этого варианта улучшения физических характеристик, иначе и для монокристалла таких характеристик % IACS скорее не достичь.
Возможно, мы также частично автоматически реализовали и «кислородную обработку» нашей продукции до оксидов, поскольку получили чрезвычайно высокие значения % IACS для образцов с некоторым содержанием железа. Слитки схожи с монокристаллом - крупноблочная кристаллическая структура, и это также улучшает их характеристики. Но результаты % IACS при содержании в определенных количествах Fe говорят в пользу некоторой реализации и этого варианта улучшения физических характеристик, иначе и для монокристалла таких характеристик % IACS скорее не достичь.
Наша технология немного отличается. Есть ли у нас качество, сопоставимое по химической чистоте и характеристикам? Качество «стандартная медь 6N с RRR 6000 - 10000» и выше должно быть, насколько выше - не знаем. Качество с RRR 40000 скорее не достигли. Возможно, верхняя предельная планка для нашей технологии «в одном цикле исполнения» - RRR 20000. Всё же мы занимались не достижением единичного чрезвычайно высокого результата, а созданием экспериментального производства небольших коммерческих партий экспериментального продукта высочайшего качества. Мы планировали, при необходимости, внедрить «второй цикл очистки» в нашей технологии, но и первый цикл показал себя очень хорошо.
Пока наши прогнозы характеристик требуют уточнения. До сих пор нам «категорически» не дают результаты по химической чистоте и характеристикам образцов выше среднего, а «средние образцы уровня 6N5» и ниже «искажаются». Не всегда отслеживаем, какие и где достигнуты другими результаты, но иногда пишем: «Принимая во внимание нашу технологию, при реализации которой, «соблюдая технологическую гигиену, вытягивали всё возможное, что далее улучшать уже весьма проблематично», мы считаем, что еще в 2012 году мы достигли 30 - 70% от уровня характеристик, независимо от того, каких коммерческих технологических пределов можно достичь в мире». Но это требует проверки.
P. S.
Всё же представляется, что достигнутый JX Nippon Mining & Metals результат RRR 38000 касается крайне экстремально чистой меди и скорей в виде монокристалла достаточной размерности. Скорее это - экспериментальный научный образец, сложный для коммерциализации. Упомянутый предел RRR 100000 - возможно, теоретический предел для меди, но практически недостижимый.
Не утверждаем - предположение к размышлению.
Пока наши прогнозы характеристик требуют уточнения. До сих пор нам «категорически» не дают результаты по химической чистоте и характеристикам образцов выше среднего, а «средние образцы уровня 6N5» и ниже «искажаются». Не всегда отслеживаем, какие и где достигнуты другими результаты, но иногда пишем: «Принимая во внимание нашу технологию, при реализации которой, «соблюдая технологическую гигиену, вытягивали всё возможное, что далее улучшать уже весьма проблематично», мы считаем, что еще в 2012 году мы достигли 30 - 70% от уровня характеристик, независимо от того, каких коммерческих технологических пределов можно достичь в мире». Но это требует проверки.
P. S.
Всё же представляется, что достигнутый JX Nippon Mining & Metals результат RRR 38000 касается крайне экстремально чистой меди и скорей в виде монокристалла достаточной размерности. Скорее это - экспериментальный научный образец, сложный для коммерциализации. Упомянутый предел RRR 100000 - возможно, теоретический предел для меди, но практически недостижимый.
Не утверждаем - предположение к размышлению.
На графиках приведены расчетные значения поведения характеристик меди. Для меди существующие математические модели достаточно близко подтверждаются экспериментальными исследованиями. Но всё-таки надо быть осторожным — это расчётные данные, и при низких температурах в зависимости от остаточных примесей и дефектов могут быть некоторые расхождения с экспериментальными данными.
Рассеяние на примесях доминирует при низких температурах, в то время как электрон-фононное рассеяние становится важным при более высоких температурах. Эти свойства имеют важное значение для применений, требующих высочайших тепловой и электрической проводимости в криогенных условиях, таких как квантовые вычисления и передовая электроника, где минимальные потери энергии имеют критическое значение. Исследования подтверждают, что экстремальная чистота значительно повышает присущую меди превосходную проводимость.
При очень низких температурах наблюдаются некоторые аномалии и расхождения с законом Видемана-Франца, который связывает тепловую и электрическую проводимость, что указывает на сложные механизмы рассеяния. Например, экспериментальные данные «Cu 99,9999% с характеристиками RRR 4,2К ~5760 и пиковым значением λ 8К ~30200 W /m*K» расходятся с законом Видемана-Франца. В предельных ситуациях такое может быть как по причине сложности малых измерений в особых предельных условиях, так и по причине возможного несовершенства математической модели для этих условий и качества. Также стоит вопрос о наличии подходящих образцов для таких измерений — как для подтверждения, так и для коррекции. Здесь нет ничего удивительного: «законы Ньютона также где-то хорошо отражают происходящее, где-то не очень, где-то совсем нет… и со временем вносятся корректировки или создаются новые локальные модели для особых условий…».
Характеристики RRR (Residual Resistance Ratio) указывает на чистоту металла через его поведение при криогенных температурах - некоторый показатель химической чистоты и совершенства кристалической структуры. Достижение RRR 1000 - 2000 сложно, но это хорошо отработанный и достижимый показатель для коммерческого применения. После этого сложность и стоимость достижения всё более высоких характеристик возрастают экспоненциально. Значения RRR 5000 - 10000 в последнее десятилетие и в настоящее время считаются чрезвычайно высокими и своего рода «золотым стандартом» для высокотехнологичных применений.
С учетом полученных результатов JX Nippon Mining & Metals, некоторых «кислородных технологий» и соображений, исходящих из нашей технологии, будем считать в настоящее время и на «некоторое будущее время»:
Рассеяние на примесях доминирует при низких температурах, в то время как электрон-фононное рассеяние становится важным при более высоких температурах. Эти свойства имеют важное значение для применений, требующих высочайших тепловой и электрической проводимости в криогенных условиях, таких как квантовые вычисления и передовая электроника, где минимальные потери энергии имеют критическое значение. Исследования подтверждают, что экстремальная чистота значительно повышает присущую меди превосходную проводимость.
При очень низких температурах наблюдаются некоторые аномалии и расхождения с законом Видемана-Франца, который связывает тепловую и электрическую проводимость, что указывает на сложные механизмы рассеяния. Например, экспериментальные данные «Cu 99,9999% с характеристиками RRR 4,2К ~5760 и пиковым значением λ 8К ~30200 W /m*K» расходятся с законом Видемана-Франца. В предельных ситуациях такое может быть как по причине сложности малых измерений в особых предельных условиях, так и по причине возможного несовершенства математической модели для этих условий и качества. Также стоит вопрос о наличии подходящих образцов для таких измерений — как для подтверждения, так и для коррекции. Здесь нет ничего удивительного: «законы Ньютона также где-то хорошо отражают происходящее, где-то не очень, где-то совсем нет… и со временем вносятся корректировки или создаются новые локальные модели для особых условий…».
Характеристики RRR (Residual Resistance Ratio) указывает на чистоту металла через его поведение при криогенных температурах - некоторый показатель химической чистоты и совершенства кристалической структуры. Достижение RRR 1000 - 2000 сложно, но это хорошо отработанный и достижимый показатель для коммерческого применения. После этого сложность и стоимость достижения всё более высоких характеристик возрастают экспоненциально. Значения RRR 5000 - 10000 в последнее десятилетие и в настоящее время считаются чрезвычайно высокими и своего рода «золотым стандартом» для высокотехнологичных применений.
С учетом полученных результатов JX Nippon Mining & Metals, некоторых «кислородных технологий» и соображений, исходящих из нашей технологии, будем считать в настоящее время и на «некоторое будущее время»:
- Коммерческий технологический предел RRR - 20 000.
- Пока «не разберемся с некоторым нарушением закона Видемана-Франца» примем Теплопроводность при 4,2 К для RRR 20000 равную «50 000+ W /m*K».
КЛАССИЧЕСКАЯ МЕДЬ 99,50-99,99%
Классическая медь и ее марки описываются известными общепринятыми стандартами и имеют чистоту в диапазоне 99,50-99,99%. Стандарты описывают конкретный список химических элементов, в соответствии с которым для каждой марки меди определяются химическая чистота и конкретные ограничения по каждому химическому элементу или группам из них. Соответственно, разные марки несколько отличаются по характеристикам и применяются для своих задач. Наиболее известные стандарты - ГОСТ 859 (Россия) и ASTM B170 (США). Близкие стандарты есть и в других странах.
% IACS и RRR для Cu 99,5 - 99,99%
% IACS и RRR для Cu 99,5 - 99,99%
Характеристики 99,5% - 99,99% очень отличаются, хотя по электропроводности в некоторых случаях могут выглядеть близкими - зависит от конкретного количества содержания конкретных примесей, хотя в целом чистота как число может не измениться.
Зависит от конкретной марки меди, партии и образца, но типичная ориентировочная электрическая проводимость ~ % IACS :
- 99,5% ~ 96 - 99
- 99,9% ~ 99 - 100
- 99,95% ~ 100 - 101
- 99,99% ~ 101 - 102
Типичный ориентировочный RRR 10 -200.
КЛАССИЧЕСКАЯ БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ 99,95 - 99,99%
Наиболее высокими характеристиками среди классической меди обладает бескислородная медь 99,99%, что объясняется более высокими требованиями к общей чистоте и по конкретному содержанию примесей.
|
Международная спецификация OFC
|
|||||||||||||||
|
Страна
|
Russia
|
USA
|
Japan
|
UK
|
Germany
|
||||||||||
|
Стандарт
|
GOST 859
|
ASTM B170
|
JISH2123
|
BS6017
|
DINI787
|
||||||||||
|
Классификация
|
|||||||||||||||
|
Grade 1
|
Grade 2
|
Grade 1
|
Grade 2
|
Cu-OFE
|
Cu-OF
|
OF-Cu
|
|||||||||
|
М00Б
|
M0Б
|
C10100
|
C10200
|
C1011
|
C1020
|
C103
|
C110
|
2.0040
|
|||||||
|
Cu, % min
|
99,99
|
99,97
|
99,99
|
99,95
|
99,99
|
99,96
|
99,99
|
99,95
|
99,95
|
||||||
|
В том числе:
|
|||||||||||||||
|
P, ppm
|
3 max
|
20 max
|
3 max
|
NA
|
3 max
|
NA
|
3 max
|
NA
|
NA
|
||||||
|
O2, ppm
|
10 max
|
10 max
|
5 max
|
10 max
|
10 max
|
10 max
|
10 max
|
NA
|
NA
|
||||||
Влияние кислорода
Для меди 99,9 - 99,99% кислород содержится в диапазоне Кислород 5 - 500 ppm. Со многими примесями кислород может образовывать оксиды. Поскольку примеси больше не находятся в растворе, их влияние на проводимость уменьшается, но «слишком малое или слишком большое» количество кислорода в конкретной марке меди и образце ухудшает электрическую проводимость.
Для меди 99,9 - 99,99% кислород содержится в диапазоне Кислород 5 - 500 ppm. Со многими примесями кислород может образовывать оксиды. Поскольку примеси больше не находятся в растворе, их влияние на проводимость уменьшается, но «слишком малое или слишком большое» количество кислорода в конкретной марке меди и образце ухудшает электрическую проводимость.
ХИМИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА И НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Классическая бескислородная медь «условно» подразделяется на Чистую и Высокочистую бескислородную медь с химической чистотой по общепринятым стандартам min 99,95% и min 99,99% соответственно, и с характеристиками RRR 4,2K ~100-200 и λ 4,2K ~400-1500 W /m*K.
Существует специальная марка меди CG-OFC производства Hitachi Cable Ltd (Япония) для применения в криогенике с характеристиками RRR 4,2К ~500 и λ 4,2K ~3000 W /m*K
Ниже даны некоторые характеристики пока по отношению к «некоторому современному технологически достижимому коммерческому максимуму RRR ~10 000» и они очень невысоки...
Существует специальная марка меди CG-OFC производства Hitachi Cable Ltd (Япония) для применения в криогенике с характеристиками RRR 4,2К ~500 и λ 4,2K ~3000 W /m*K
Ниже даны некоторые характеристики пока по отношению к «некоторому современному технологически достижимому коммерческому максимуму RRR ~10 000» и они очень невысоки...
|
КЛАССИЧЕСКАЯ БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ
|
||||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
Полная чистота
|
Металл. основа
|
Характеристки
|
||||||||||||
|
Cu OF
|
Марки
|
Cu
|
Cu+Ag
|
Cu
|
Cu+Ag
|
% IACS
|
RRR 4,2K
|
λ 4,2K , W/m*K
|
λ 4,2K / λ 293K
|
% «Max»
|
||||
|
Min, %
|
~ ( отожженная )
|
~
|
||||||||||||
|
Классическая
|
||||||||||||||
|
-- Чистая
|
М0б, С10200, C1020, Cu-OF
|
99,95
|
99,97
|
99,95
|
99,97
|
100 - 101
|
100
|
400
|
1
|
< 1
|
||||
|
-- Высокочистая
|
М00б, С10100, C1011, Cu-OFE
|
99,99
|
99,992
|
99,991
|
99,993
|
101 - 102
|
250
|
1500
|
4
|
2 -- 3
|
||||
|
Для криогеники
|
CG-OFC Hitachi Cable Ltd
|
99,99+
|
99,99+
|
99,99+
|
99,99+
|
102+
|
500
|
3000
|
7,5
|
3 -- 6
|
||||
|
% «Max» - примерный % от возможных технологических пределов RRR = 20 000 и "соответствующей" Теплопроводности "50 000+ W /m*K ?"
|
||||||||||||||
|
Полная чистота по ГОСТ 859 и ASTM B170: «100 % - {16 элементов: металлы P, Mn, Fe, Ni, Zn, As, Ag, Cd, Sn, Sb, Pb, Bi + неметаллы O, S, Se, Те}».
|
||||||||||||||
|
% IACS - электрическая проводимость по отношению к стандарту
RRR 4.2K - относительное остаточное сопротивление ( RRR 4.2K=R 293K /R 4.2K - во сколько раз снижаентчя сопротивление при 4,2К ) λ 4,2K - Теплопроводность при 4,2К ; λ 4,2K / λ 293K - отношение Теплопроводности при 4,2К к Теплопроводности при 293К ( 20 С ) |
||||||||||||||
О МЕДИ 99,995-99,999% и ВЫШЕ
При классическом производстве отдельные результаты чистоты марок меди могут быть и выше заявленных в стандартах ГОСТ 859 и ASTM B170, но гарантируется лишь то, что там указано, и для лучших марок меди это только "не менее 99,99%". Обеспечить гарантированное соответствие чистоте 99,99% по этим стандартам не так просто: помимо общей чистоты по заявленным примесям необходимо соблюдать ограничения для каждой из них.
Существуют и другие, не массовые технологии, но и они имеют ряд своих ограничений и сложностей. По примесям стандартов ГОСТ 859 и ASTM B 70 и по этим технологиям крайне сложно добиться гарантированного результата 99,995-99,999% и гарантированного результата выше 99,999% в нелабораторных количествах и формах.
Существуют и другие, не массовые технологии, но и они имеют ряд своих ограничений и сложностей. По примесям стандартов ГОСТ 859 и ASTM B 70 и по этим технологиям крайне сложно добиться гарантированного результата 99,995-99,999% и гарантированного результата выше 99,999% в нелабораторных количествах и формах.
Поэтому, часто медь 99,995-99,999% и выше предлагается по техническим условиям, описывающим свой список химических элементов для определения чистоты. Такой список элементов часто сильно отличается от списка предлагаемого в стандартах ГОСТ 859 и ASTM B170, но по нему высчитывается некая чистота. Нередко изменяются и правила как «высчитывать чистоту» - определяется по части элементов даже из этого списка элементов, а также пределы определения при подсчете чистоты иногда принимаются за 0.
Необходимо быть внимательным: в меньшей степени, но такой подход встречается и в серьезных каталогах для особо чистых химических веществ. Предлагаемая таким образом медь, часто не соответствует классической меди 99,99% и даже нередко 99,9%, и может иметь соответствующие характеристики и свойства...
В некоторых задачах допустимо не учитывать некоторые примеси, так как ими в большей степени медь может загрязняться в последующем технологическом переделе и/или некоторые харктеристики, связанные с этими примесями, не являются решающими для данной задачи. В некоторых специальных задачах, это может быть критичным. Например, в изделиях в криогенике любая примесь оказывает влияние, в большей или меньшей степени... Эти моменты надо различать и связывать с задачей.
Необходимо быть внимательным: в меньшей степени, но такой подход встречается и в серьезных каталогах для особо чистых химических веществ. Предлагаемая таким образом медь, часто не соответствует классической меди 99,99% и даже нередко 99,9%, и может иметь соответствующие характеристики и свойства...
В некоторых задачах допустимо не учитывать некоторые примеси, так как ими в большей степени медь может загрязняться в последующем технологическом переделе и/или некоторые харктеристики, связанные с этими примесями, не являются решающими для данной задачи. В некоторых специальных задачах, это может быть критичным. Например, в изделиях в криогенике любая примесь оказывает влияние, в большей или меньшей степени... Эти моменты надо различать и связывать с задачей.
Часто улучшение в два раза считается большим достижением. Конечно, не всё в точности расчитывется, как написано в примере, и задача с охлаждением непростая, но решаемая. Более точная оценка в конкретной задаче и условиях - дело специалистов.
Просто обращаем внимание на правильное определение и понимание Cu 5N - 7N и возможность получения мультипликативного эффекта от нескольких характеристик.
Просто обращаем внимание на правильное определение и понимание Cu 5N - 7N и возможность получения мультипликативного эффекта от нескольких характеристик.
Дополнительную информацию смотрите в блоке «Дополнительно» в подразделах:
- О чистоте меди
- Примеси и структура
- Стандарты и ТС
- Инфо
Cu 5N - 7N по ТУ={ Li, Be, Ti, V, Co, Mo, Cd, Pt, Au, Bi } и НЕКОТОРЫМ ДРУГИМ ТУ
Медь 99,9% по ГОСТ 859, ASTM B170 и их близким стандартам в некоторых других странах, а «может и бронза, и латунь, и некоторый медный металлолом», может часто «легко становится Медь 5N - 7N» по таким техническим условиям. Какие характеристики и свойства ждать от меди 5N - 7N по этим техническим условиям?
- Практически ничего нельзя определить, пока не прояснится химический состав в соответствии с общепринятыми стандартами и, на всякий случай, по нескольким другим примесям.
- Если нужно RRR, то можно сказать: «10 – 10 000, где-то там…». RRR может быть 20, а может быть и 10000, то есть электрическая и тепловая проводимость в криогенике могут отличаться в сотни раз! Например, ожидание теплового равновесия может вместо 15 минут затянуться на более суток, а то и еще более.
Характеристики и свойства такой меди могут быть любыми, но как правило, визуальные оценки предлагаемой «на рынке» такой меди 5N - 7N дают уроветь электротехнической меди 99,9% по ГОСТ 859 и ниже.
Зачем нужны технические условия по которым почти любая медь может называется 5N-7N и о никаких характеристиках и свойсвах такой меди нельзя сказать?
&
Применение меди в некоторых задачах может иметь мультипликативный эффект для результирующей характеристики. Пусть система находится в равновесии при исходной меди «6N по ТУ» при соответствующих низких температурах. Чего можно достичь, используя настоящую высококачественную медь 6N?
- Теплопроводность может быть более в 100 раз.
- Температуропроводность может быть более в 200 раз.
Температуропроводность характеризует скорость передачи тепла и достижения теплового равновесия. По некоторым данным, более чистая медь имеет меньшую удельную теплоёмкость. «Пишут», что теплоёмкость в целом не меняется, но при < 1К у недостаточно очищенной меди теплоёмкость может увеличиться кратно. Требуется уточнение. Предположим, что теплоёмкость настоящей меди 6N вдвое меньше, чем у исходной меди «6N по ТУ». С учетом иеплопроводности, температуропроводность будет в 200 раз выше, и за единицу времени можно отвести в 200 раз больше тепла. Важно для квантовых вещей.
- Мощность отражаемого излучения более в 400 раз
Потери на отражение — это потери на нагрев поверхности при отражении и у более чистой меди они ниже. Пусть различия будут в два раза, но это зависит от длины волны. Если есть достаточные возможности охлаждения, то формально можно отражать в два раза более мощный поток излучения. Учитывая в 200 раз большую температуропроводность, можно отразить в 400 раз более мощный поток излучения.
Отличие одной характеристики в 100 раз может привести к отличию другой необходимой характеристики в 400 раз!
Отличие одной характеристики в 100 раз может привести к отличию другой необходимой характеристики в 400 раз!
СВЕРХЧИСТАЯ БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ ( СВЧ МБ, ООО "Сибнеотэк )
Нами были проведены НИОКР и было создано экспериментальное производство. Мы получили устойчивые гарантируемые результаты и произвели экспериментальный продукт высочайшего качества: Особо чистая и Сверхчистая медь в слитках схожих с монокристаллом. Особо чистая медь была получена в процессе исследований технологических параметров и не планируется к выпуску.
Химическая чистота определена по примесям общепринятых стандартов ГОСТ 859 (Россия) и ASTM B170 (USA), и согласно общепринятым простым математическим правилам подсчета чистоты, которые и определены в этих стандартах.
Химическая чистота определена по примесям общепринятых стандартов ГОСТ 859 (Россия) и ASTM B170 (USA), и согласно общепринятым простым математическим правилам подсчета чистоты, которые и определены в этих стандартах.
ХИМИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА
Химическая чистота для качества Стандарт дана «не для лучшего, но для чуть выше среднего уровня измерения, чтобы можно было измерять». Для меди качества Экстра всё же требуется более качественное измерение, хотя основные отличия только в Fe и Ag.
К сожалению, нам не предоставляют результаты сторонних измерений химической чистоты на качество «выше среднего - уровня 6N5+ и выше», только «всё хорошо, как говорите». Результаты анализов на «средние образцы - уровня 6N5» и ниже «искажаются» и вызывают серьёзные вопросы по соблюдению методик проведения химических анализов: «видны явные приписки или резкое снижение возможных пределов измерений», и результаты явно противоречат уже сделанным нами самими ранее анализами и измеренным характеристикам.
Больше информации в разделах:
К сожалению, нам не предоставляют результаты сторонних измерений химической чистоты на качество «выше среднего - уровня 6N5+ и выше», только «всё хорошо, как говорите». Результаты анализов на «средние образцы - уровня 6N5» и ниже «искажаются» и вызывают серьёзные вопросы по соблюдению методик проведения химических анализов: «видны явные приписки или резкое снижение возможных пределов измерений», и результаты явно противоречат уже сделанным нами самими ранее анализами и измеренным характеристикам.
Больше информации в разделах:
- «ПРОДУКЦИЯ / Спецификация»
- «ПРОДУКЦИЯ / Сертификация»
- «ПРОДУКЦИЯ / Характеристики».
Экспериментальная партия сделана за один технологический цикл для исследования возможностей производства, в случае необходимости рассматривался второй цикл.
% IACS ~ 104 - 105
По некоторым данным предельные значения % IACS для меди:
- 103,0 - 103,5% «поликристаллическая медь, абсолютно без примесей»: в некоторых иследованиях как предельные значения
- 103,5 - 104,5% «бездефектные отожженные образцы меди»: технические отчеты CERN/DESY (материалы конференций SRF и RuPAC)
- 104,4 - 104,6% «при полном устранение дефектов решетки и примесей»: фундаментальные исследования физики твердого тела (Journal of Applied Physics)
- 105 - 106% «идеальная медь абсолютно без дефектов»: в некоторых экспериментальных работах как предельные теоретические расчетные значения
- Выше «медь с некоторыми манипуляцями»: упоминается при термомеханической обработке монокристалла под высоким давлением или с добавлением слоев графена.
Для общего представления, не для «инженерных расчетов».
Мы получили крайне высокие результаты измерений % IACS всего нашего продукта: они приближаются, находятся на уровне или чуть даже превысили различные экспериментально- теоретические значения для «идеальной меди", упомянутых в различных источниках. Если предположить, что мы серьезно ошиблись в расчете % IACS — что маловероятно — превысив чей-то расчетный теоретический предел, то интересный факт — Институт прикладной физики РАН также превысил свои расчетные значения для «идеальной меди» характеристики «Потери на отражение» при испытании нашего «среднего образца» при комнатной температуре, хотя результаты чуть не дотянули до расчетных значений в криогенике. Расчетные значения — не всегда «последняя инстанция», но к ним нужно относиться серьезно, это хороший критерий проверки результатов и ограничитель от сомнительных достижений, тем более если расчетные значения сделаны серьезными людьми и структурами.
Для нашей меди указан интервал 104 - 105 % IACS. Это не маркетинговый ход, образцы действительно чисты и близки к монокристаллу.Смотрите раздел «ПРОДУКЦИЯ / Характеристики».
RRR и ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Мы пока не можем определить какие у нас точные характеристики. До сих пор нам «категорически» не дают результаты по химической чистоте и характеристикам образцов выше среднего, а «средние образцы уровня 6N5» и ниже «искажаются».
Но всё же «некоторые общие соображения и упоминания»:
- При приближении к температуре жидкого гелия тепловые колебания атомов меди практически прекращаются. Остаточное сопротивление начинает полностью определяться дефектами структуры и примесями. При увеличении размера зерна в 50 - 100 раз плотность «стен» на пути электронов падает пропорционально. В результате этого процесса остаточное сопротивление падает в несколько раз, RRR резко растет и ограничивается только остаточными примесями. В этой ситуации очень много зависит от конкретного химического состава и от того, в каком состоянии находятся конкретные примеси: в твердом растворе или в виде соединений, их сопротивление может уменьшаться и RRR также вырасти.
- Мы получили крайне высокие результаты измерений % IACS всего нашего продукта: они приближаются, находятся на уровне или чуть даже превысили некоторые экспериментально-теоретические значения для «идеальной меди", упомянутые в различных источниках. Институт прикладной физики РАН также превысил свои расчетные значения для «идеальной меди» характеристику «Потери на отражение» при испытании нашего «среднего образца» при комнатной температуре, хотя результаты совсем немного не дотянули до расчетных значений в криогенике.
- Медь Cu OFE чистотой 99,99%+ с RRR 300 - 400 и примерно с 101,7% IACS при переходе в крупноблочную кристаллическую форму достигает до 102,8% IACS и RRR 1000 - 2000. То есть происходит увеличение RRR в 3 - 5 раз. Эти значения также зависят от конкретного химического состава и могут быть как несколько меньше, так и несколько больше. В некоторых исследованиях был получен образец меди чистотой 99,999% с предположительно 102,5 % IACSв виде монокристалла с RRR 4,2К ~2000. Точные химические составы неизвестны и скорей различны, а это важно. Но уверены, химическая чистота намного не дотягивает до наших «худших образцов», а разницой между монокристаллом и крупноблочной кристаллической структурой наших слитков можно пренебрчь.
- Если медь показывает 104% IACS и выше, это верный признак того, что в нем сформировалась монокристаллическая или крупноблочная структура. Цифры в районе 104% IACS и выше - это признак материала исключительного качества, который и используется в передовых технологиях. Например, если монокристалл показывает такие значения % IACS, это почти гарантия того, что «RRR уйдет за 5000 - 10000».
- Некотрая часть нашего продукта сопоставима по химической чистоте с очень чистой поликристаллической медью малой размерности с RRR > 3000. Некоторые соображения позволяют предполагать, что переход к размерности наших слитков с крупноблочной кристаллической структурой должен увеличить RRR кратно. Если «в среднем в 3 - 5 раз», то до RRR уровня 9 000 - 15 000? Есть качество несколько лучше по химическому составу, где и как измерить не знаем. Что будет с образцами с более худшим химическим составом? Химический состав не на так много хуже, в основном меняется только Fe, % IACS также крайне высок и должна была произойти некоторая компенсация отрицательного влияния некоторых примесей по «кислородному варианту», иначе даже монокристаллы не достигли бы таких значений % IACS.
Достижение RRR 1000 - 2000 сложно, но это хорошо отработанный и достижимый показатель для коммерческого применения. После этого сложность и стоимость достижения всё более высоких характеристик возрастают экспоненциально. Значения RRR 5000 - 10000 в последнее десятилетие и в настоящее время считаются чрезвычайно высокими и своего рода «золотым стандартом» для высокотехнологичных применений. С учетом полученных результатов JX Nippon Mining & Metals, некоторых «кислородных технологий» и соображений, исходящих из нашей технологии, будем считать в настоящее время и на «некоторое будущее время»:
- Коммерческий технологический предел RRR - 20 000.
- Пока «не разберемся с некоторым нарушением закона Видемана-Франца» предел Теплопроводности при 4,2 К - «50 000+ W /m*K».
Пока наши прогнозы характеристик требуют уточнения, есть «нюансы» требующие более тщательного рассмотрения. Не всегда отслеживаем, какие и где достигнуты другими результаты, но иногда пишем: «Принимая во внимание нашу технологию, при реализации которой, «соблюдая технологическую гигиену, вытягивали всё возможное, что далее улучшать уже весьма проблематично», мы считаем, что еще в 2012 году мы достигли 30 - 70% от уровня характеристик, независимо от того, каких коммерческих технологических пределов можно достичь в мире». Долго, сложно, трудно, но все же получаемые иногда некоторые результаты наших химических анализов и характеристик ведут к подтвержденю наших прогнозов.
ХИМИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА И НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
|
СВЕРХЧИСТАЯ БЕСКИСЛОРОДНАЯ МЕДЬ в сравнении c классической бескислородной медью и CG-OFC
|
||||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
Полная чистота
|
Металл. основа
|
Характеристки
|
||||||||||||
|
Cu OF
|
Марки
|
Cu
|
Cu+Ag
|
Cu
|
Cu+Ag
|
% IACS
|
RRR 4,2K
|
λ 4,2K , W/m*K
|
λ 4,2K / λ 293K
|
% «Max»
|
||||
|
Min, %
|
~ ( отожженная )
|
~
|
||||||||||||
|
Классическая
|
||||||||||||||
|
-- Чистая
|
М0б, С10200, C1020, Cu-OF
|
99,95
|
99,97
|
99,95
|
99,97
|
100 - 101
|
100
|
400
|
1
|
< 1
|
||||
|
-- Высокочистая
|
М00б, С10100, C1011, Cu-OFE
|
99,99
|
99,992
|
99,991
|
99,993
|
101 - 102
|
250
|
1500
|
4
|
2 -- 3
|
||||
|
Для криогеники
|
CG-OFC Hitachi Cable Ltd
|
99,99+
|
99,99+
|
99,99+
|
99,99+
|
102+
|
500
|
3000
|
7,5
|
3 -- 6
|
||||
|
1
|
---------------
|
---------------
|
1
|
---
|
---
|
---
|
---
|
1
|
---
|
---
|
---
|
---
|
1
|
---
|
|
Особо чистая
|
--
|
99,999
|
--
|
>103,0
|
>2000
|
>7500
|
>15
|
> 10 -- 15
|
||||||
|
Сверхчистая
|
Стандарт+Ag
|
99,9993
|
99,9997
|
99,9995
|
99,9999
|
|||||||||
|
Стандарт
|
99,9995
|
99,9997
|
99,9997
|
99.9999
|
||||||||||
|
Стандарт +
|
99,9997
|
99,9997
|
99,9999
|
99,9999
|
||||||||||
|
104 -- 105
|
4000 -- 15000
? |
15000+ -- 35000+
? |
35+ -- 85+
|
30 -- 70
|
||||||||||
|
Экстра
|
99,9997
|
99,9997
|
99,9999
|
99,99993
|
||||||||||
|
Экстра +
|
99,9997
|
99,9998
|
99,99995
|
99,99997
|
||||||||||
|
Экстра - 7N
|
99,9998
|
99,9998
|
99,99999
|
99,99999
|
||||||||||
|
Экстра - 7N5
|
99,9998
|
99,9998
|
99,999995
|
99,999995
|
||||||||||
|
% «Max» - примерный % от возможных технологических пределов RRR = 20 000 и "соответствующей" Теплопроводности "50 000+ W /m*K ?"
|
||||||||||||||
|
Полная чистота по ГОСТ 859 и ASTM B170: «100 % - {16 элементов: металлы P, Mn, Fe, Ni, Zn, As, Ag, Cd, Sn, Sb, Pb, Bi + неметаллы O, S, Se, Те}». Указанные значения химической чистоты - минимальные значения, что можно проверить при «не лучших, но чуть выше средних» подходящих методах и квалификации. Более подробно в разделе "Продукция".
! Кислород измерен и подсчитан как Limit LMS="О<2 ppm", ожидается < 0,1 -- < 1 ppm, технология позволяет это, необходимы более подходящие методы измерения. ! Недавно, наконец-то, получены первые результаты более глубокого измерения некоторых газообразующих примесей. В двух совершенно разных по этапам технологического цикла «средних образцах» кислород измерен на уровне 0,3 - 0,4 ppm, газообразующие примеси H, O, N и С в сумме не более 0,6 ppm. Уже близко и приемлемо к тому, что мы ожидали. Возможно и хорошо, что кислород более « < 0,1 ppm », это кое-что обьясняет и подтверждает, по крайней мере для «средних и ниже образцов». |
||||||||||||||
|
% IACS - электрическая проводимость по отношению к стандарту
RRR 4.2K - относительное остаточное сопротивление ( RRR 4.2K=R 293K /R 4.2K - во сколько раз снижаентчя сопротивление при 4,2К ) λ 4,2K - Теплопроводность при 4,2К ; λ 4,2K / λ 293K - отношение Теплопроводности при 4,2К к Теплопроводности при 293К ( 20 С ) |
||||||||||||||
В некоторых источниках пишут, что:
Только некоторые транснациональные компании США и Японии, среди них Japan Mining and Metals Corporation и американская Honeywell, могли производить очень чистую медь для специальных задач и условий. Недавно к ним присоединился Китай, где способны производить медь выше 5N.
Это не совсем так.
Медь с высочайшими химической чистотой и характеристиками, не уступающими мировому уровню, а в некоторых случаях превосходящим его, была произведена «практически с первого подхода» и представлена в 2012 - 2013 годах.
В том числе медь, с ожидаемым качеством выше или вполне сопоставимым с медью
«Cu 99,9999% с характеристиками RRR 4,2К ~5760 и λ 8К ~30200 W /m*K»,
полученной в Токийском технологическом институте.
Только некоторые транснациональные компании США и Японии, среди них Japan Mining and Metals Corporation и американская Honeywell, могли производить очень чистую медь для специальных задач и условий. Недавно к ним присоединился Китай, где способны производить медь выше 5N.
Это не совсем так.
Медь с высочайшими химической чистотой и характеристиками, не уступающими мировому уровню, а в некоторых случаях превосходящим его, была произведена «практически с первого подхода» и представлена в 2012 - 2013 годах.
В том числе медь, с ожидаемым качеством выше или вполне сопоставимым с медью
«Cu 99,9999% с характеристиками RRR 4,2К ~5760 и λ 8К ~30200 W /m*K»,
полученной в Токийском технологическом институте.
РЕЗЮМЕ :
- Мы cделали в одно время с JX Nippon Mining & Metals. Первые официальные подтверждения качества получили в 2012 году. Мы не проводили исследований возможности получения сверхчистой меди с самыми высокими характеристиками, а сразу работали над созданием производства небольших экспериментальных коммерческих партий высочайшего качества. Это несколько отличается. В производстве мы внедрили меры для достижения максимально возможной чистоты меди и близкой к монокристаллической структуры. У нас не было времени на внедрение некоторых планируемых технологических мероприятий, но мы компенсировали это другим способом.
- Возможно, мы также частично автоматически реализовали и «кислородную обработку» нашей продукции до оксидов, поскольку получили чрезвычайно высокие значения % IACS для образцов с некоторым содержанием железа. Слитки схожи с монокристаллом - крупноблочная кристаллическая структура, и это также улучшает их характеристики. Но результаты % IACS при содержании в определенных количествах Fe говорят в пользу некоторой реализации и этого варианта улучшения физических характеристик, иначе и для монокристалла таких характеристик % IACS скорее не достичь.
- Мы пока не знаем точно наши характеристики. Пока для этого требуются уточнения, есть «нюансы» требующие более тщательного рассмотрения. К сожалению, нам не предоставляют результаты сторонних измерений соответствующего качества. Не всегда отслеживаем, какие и где достигнуты другими результаты, но иногда пишем: «Принимая во внимание нашу технологию, при реализации которой, «соблюдая технологическую гигиену, вытягивали всё возможное, что далее улучшать уже весьма проблематично», мы считаем, что еще в 2012 году мы достигли 30 - 70% от уровня характеристик, независимо от того, каких коммерческих технологических пределов можно достичь в мире». Но это требует сверки. Долго, сложно, трудно, но все же получаемые иногда результаты химических анализов ведут к подтвержденю наших прогнозов.
- Достижение RRR 1000 - 2000 сложно, но это хорошо отработанный и достижимый показатель для коммерческого применения. После этого сложность и стоимость достижения всё более высоких характеристик возрастают экспоненциально. Значения RRR 5000 - 10000 в последнее десятилетие и в настоящее время считаются чрезвычайно высокими и своего рода «золотым стандартом» для высокотехнологичных применений.
С учетом полученных результатов JX Nippon Mining & Metals, некоторых «кислородных технологий» и соображений, исходящих из нашей технологии, будем считать в настоящее время и на «некоторое будущее время»:
- Коммерческий технологический предел RRR - 20 000.
- Пока «не разберемся с некоторыми нарушением закона Видемана-Франца» предел Теплопроводности при 4,2 К для RRR 20 000 - «50 000+ W /m*K».
Нужно быть внимательным, «бесплатный сыр бывает только в мышеловке».
ПРИМЕНЕНИЕ СВЧ МБ ( СВЧ МБ, ООО "Сибнеотэк )
Качество меди, как совокупность требуемых характеристик и свойств, определяется задачей применения.
Применение полученной сверхчистой меди обусловлено высочайшей сбалансированной химической чистотой, крупноблочной кристаллической структурой и соответствующими физико-химическими и механо-технологическими характеристиками и свойствами. В различных областях применения эти различия могут иметь различные преимущества.
Применение полученной сверхчистой меди может представлять интерес для изготовления сверхтонких проволок и лент, медных зеркал или подложек к ним, тепловых мостов и других изделий, особенно работающих при низких температурах, в электронике — классической, фотонной, квантовой — и в других приложениях.
Наибольшие отличия полученной меди будут при соответствующих низких температурах. В каждой области применения, в конкретной задаче и условиях, в соответствии с доминирующей в задаче характеристикой или набором необходимых характеристик и свойств, эффект от замены на более качественную медь может различаться, а также иметь мультипликативный эффект. В некоторых случаях «быстрый экономический эффект» может не являться определяющим — вопрос в существовании материала с соответствующими характеристиками.
Применение полученной сверхчистой меди может представлять интерес для изготовления сверхтонких проволок и лент, медных зеркал или подложек к ним, тепловых мостов и других изделий, особенно работающих при низких температурах, в электронике — классической, фотонной, квантовой — и в других приложениях.
Наибольшие отличия полученной меди будут при соответствующих низких температурах. В каждой области применения, в конкретной задаче и условиях, в соответствии с доминирующей в задаче характеристикой или набором необходимых характеристик и свойств, эффект от замены на более качественную медь может различаться, а также иметь мультипликативный эффект. В некоторых случаях «быстрый экономический эффект» может не являться определяющим — вопрос в существовании материала с соответствующими характеристиками.
НЕКОТОРЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Для некоторых применений требуется медь высочайшего качества по химической чистоте «по правильному списку примесей с хорошим химическим составом». Для некоторых задач этого недостаточно и необходима медь экстремально высокого качества и
Для некоторых применений требуется медь высочайшего качества по химической чистоте «по правильному списку примесей с хорошим химическим составом». Для некоторых задач этого недостаточно и необходима медь экстремально высокого качества и
медь с RRR 5000 - 10000 считается «золотым стандартом».
КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Применение меди сверхвысокой чистоты в процессах при создании проводящих слоев на кремниевых пластинах. В наномасштабе любое присутствие атомов-примесей может привести к катастрофическим последствиям. Электропроводность, адгезия, равномерность и надёжность плёнки напрямую зависят от химической чистоты исходного материала. Любое незначительное загрязнение способно привести к браку кремниевых пластин стоимостью в миллионы долларов, снижая выход годных и конечные характеристики продукции.
НАНОФОТОНИКА
Нанофотонные компоненты на основе меди могут успешно работать в фотонных устройствах. Ранее считалось, что необходимыми свойствами обладают только компоненты на основе золота и серебра. Медные компоненты не только не уступают аналогам на «благородных» металлах, но и, в отличие от них, легко интегрируются в микросхемы в стандартном технологическом процессе.
КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
В рефрижераторах растворения, где работают квантовые процессоры, медь с таким высоким RRR используется для изготовления защитных экранов и держателей чипов. На таких уровнях чистоты медь обладает колоссальной теплопроводностью при милликельвиновых температурах. Это позволяет мгновенно отводить тепло от квантового процессора, предотвращая тепловой шум, который разрушает кубиты.
В ЦЕЛОМ, В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ :
1. Компоненты систем для термоядерного синтеза
Основной рабочий диапазон компонентов: 4,2 К — 20 К. В контурах охлаждения сверхпроводящих магнитов при 4,2 К (жидкий гелий) и в тепловых мостах при 18 К — 20 К (жидкий водород/неон).
2. Лазерные системы сверхвысокой мощности
Сверхчистая медь может выступать в роли зеркала, подложки или охлаждающего контура, если зеркало работает при соответствующих криогенных температурах.
3. Электронные пушки и СВЧ-приборы (Клистроны/Гиротроны)
Медь с высоким RRR выделяет так мало тепла, что позволяет использовать компактные системы охлаждения и относительно недорогие реконденсаторы.
4. Экраны для защиты от излучения (Radiation Shields)
Экранирование детекторов или квантовых схем от излучения. Внутренние оболочки криостатов, работающие при 4 К и ниже.
5. Детекторы темной материи и нейтрино
В подземных лабораториях (например, Gran Sasso) медь с RRR > 5000 используется для создания внутренних конструкций детекторов.
6. Гравитационные антенны (LIGO, VIRGO)
В детекторах гравитационных волн медь такой чистоты применяется в элементах криогенных подвесов для зеркал.
7. Охлаждение детекторов на спутниках (ADR-рефрижераторы)
В адиабатических рефрижераторах размагничивания (ADR), которые охлаждают рентгеновские датчики на космических обсерваториях.
8. Рентгеновские и гамма-телескопы (микрокалориметры)
Инструменты для изучения далеких звезд и черных дыр (например, как на миссии Athena или Hitomi). Теплоотвод от массивов детекторов, работающих при температуре около 50 мК.
9. Аэрокосмические ИК-телескопы
Используется в криогенных шинах (thermal straps) для охлаждения чувствительных сенсоров дальнего ИК-диапазона на космических обсерваториях.
10. Интерферометры для поиска экзопланет
Космические обсерватории, требующие невероятной механической и тепловой стабильности оптики. Системы пассивного термостатирования зеркал.
11. Сверхвысоковакуумные (UHV) компоненты
Для создания систем с давлением ниже 10^(-10) Торр.
12. И другое.
Чуть более информации в разделе «ПРОДУКЦИЯ /Применение».
Экстремально высокие характеристики имеют важное значение для применений, требующих высочайшей тепловой и электрической проводимости в криогенных условиях, таких как квантовые вычисления, передовая электроника и других, где минимальные потери энергии имеют критическое значение.
Исследования подтверждают, что экстремальная чистота не только значительно повышает присущую меди превосходную проводимость при особых условиях в специальных задачах, но также имеет критическое значение или оказывает существенное влияние на качество технологических процессов в ряде значимых современных высокотехнологичных областях применения.
Исследования подтверждают, что экстремальная чистота не только значительно повышает присущую меди превосходную проводимость при особых условиях в специальных задачах, но также имеет критическое значение или оказывает существенное влияние на качество технологических процессов в ряде значимых современных высокотехнологичных областях применения.
P. S.
В 2013 году наш продукт исследовался и рассматривался как материал для компонентов проекта «Миллиметрон->>» и для компонентов других изделий в соответствующих условиях. Отсутствие финансирования проектов, потребность остается.
Наш продукт также рассматривался «как основной материал» для многих других передовых проектов. Причина та же - многолетнее ожидание потенциальными партнерами финансирования их проектов, в том числе госфинансирования, и «итоговое закрытие этих проектов».
Наш продукт также рассматривался «как основной материал» для многих других передовых проектов. Причина та же - многолетнее ожидание потенциальными партнерами финансирования их проектов, в том числе госфинансирования, и «итоговое закрытие этих проектов».
По примесям стандартов ГОСТ 859 и ASTM B170 крайне сложно добиться гарантированного результата выше 99,999% в нелабораторных количествах и формах. Поэтому, часто медь 99,999% и выше предлагается по техническим условиям, описывающим свой список химических элементов для определения чистоты. Предлагаемая таким образом медь, часто не соответствует классической меди 99,99% и даже нередко 99,9%, и может иметь соответствующие характеристики и свойства. Характеристики могут отличаться в сотни раз, а также милионные долларовые убытки вполне реальны.
Нужно быть внимательным.
Нужно быть внимательным.
Site is under
development