Генеральный

Миниатюризация технологии холодного атома для развертывания вакуумной метрологии


Чрезвычайно сложный процесс производства полупроводников требует высокой точности. Геометрия или ширина микросхем требует от производителей полупроводников обеспечения того, чтобы каждый процесс выполнялся с максимальной детализацией.

Поддержание постоянного вакуума жизненно важно в процессе производства полупроводников. Даже незначительное отклонение от нормы может отрицательно повлиять на производственный цикл. Обеспечение эффективного уплотнения является важнейшим элементом в достижении постоянного вакуума.

Следовательно, многие производители полупроводников и исследовательские лаборатории испытывают все большее давление, чтобы добиться такого постоянного вакуума. Объекты вынуждены удалять большее количество молекул и частиц газа из своих установок из-за новых технологий и процессов, которые требуют более низкого давления.

Новый способ почти ничего не измерить

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) разработал прототип, в котором для измерения давления используются захваченные ультрахолодные атомы.

Исследователи разработали вакуумметр, достаточно маленький, чтобы его можно было использовать в вакуумных камерах. Вакуумметр также соответствует критериям Quantum SI. Это означает, что он не требует калибровки, зависит от фундаментальных констант природы, сообщает правильное количество или вообще не сообщает о нем и имеет определенные неопределенности, подходящие для его применения.

Согласно исследованию NIST, Проблемы миниатюризации технологии холодного атома для развертывания вакуумной метрологииопубликованные в журнале IOP Science, разработка первичной вакуумной метрологии на основе холодных атомов в настоящее время находится в ведении национальных метрологических институтов. По словам исследователей, «в соответствии с формирующейся парадигмой Quantum SI эти технологии становятся доступными для развертывания (относительно простые в использовании датчики, которые интегрируются с другими вакуумными камерами), обеспечивая первичную реализацию паскаля в сверхвысокого и сверхвысокого вакуума. -пользователь ".

Новая конструкция датчика отслеживает изменения количества холодных атомов лития, захваченных лазером и магнитными полями в вакууме. В результате из-за лазерного излучения захваченные атомы флуоресцируют.

«Никто не думал о том, как миниатюризировать такой вакуумметр с холодным атомом и какие неопределенности это повлечет за собой», - сказал Стивен Экель, один из исследователей. Ученые находятся в процессе разработки такой системы, которая потенциально могла бы заменить датчики, которые сейчас присутствуют на рынке.

Согласно исследованию, новый дизайн использует недавно разработанный вариант основной технологии атомной физики: магнитооптическая ловушка (МОЛ), в которой есть шесть лазерных лучей, два противоположных луча на каждой из трех осей.

Еще одно новшество в конструкции - использование лития. «Насколько нам известно, никто не думал об однолучевой МОЛ для лития», - говорит Дэниел Баркер, другой исследователь. «Многие люди думают о рубидии и цезии, но не слишком много о литии. Тем не менее, оказывается, что литий - намного лучший датчик вакуума», - говорит Баркер.

Литий - третий по легкости элемент. Он принадлежит к группе щелочных металлов, в которую входят натрий, калий, рубидий и цезий, которые легко охлаждаются и улавливаются.

По словам Джеймса Федчака, курирующего проект, среды сверхвысокого и сверхвысокого вакуума являются важной частью инфраструктуры передового производства и исследований, от детекторов гравитационных волн до квантовой информатики.

Новый стандарт вакуума с холодным атомом (CAVS) "позволит производителям и исследователям точно определять уровень вакуума до начала эксперимента или процесса", - говорит Федчак. «Это также позволит точно измерить более низкие уровни вакуума». Эти уровни становятся все более важными в таких областях, как квантовая информатика.


Смотреть видео: История системы измерений. Метрология фильм первый (January 2022).