研究開発

SHIの極低温製品は、上記に挙げた用途にとどまらず、幅広い研究開発プロジェクトで使用されています。これには、以下の用途が含まれます。

• 電子常磁性共鳴（EPR）
• 材料特性測定
• 超伝導量子干渉計（SQUIDS）
• 分光法
• 真空中のサンプル
• 蒸気中のサンプル

共通するのは、これらが各種研究を実施するための完全なシステムであり、通常、大学、国立研究所、ならびに世界各地のその他の研究所・研究センターで使用されている点です。

多くの研究開発用途では、SHIの先進的なクライオクーラーを用いて極低温まで冷却されています。必要温度、冷却能力、磁場環境、振動感度、その他の要件によって使用されるSHI製品のモデルが決まります。一部の研究開発用途では高真空環境も必要であり、これはSHIのクライオポンプを用いて実現されます。

液体ヘリウムおよび液体窒素は、超伝導マグネットやその他の実験室用クライオスタットの冷却において重要な役割を果たしています。特にヘリウムは有限資源であるため、この重要な元素の保全がますます重要となっています。SHIの冷凍機は、ヘリウム、窒素、その他のガスの液化において不可欠な役割を担っています。SHIの4K GM冷凍機およびパルスチューブ冷凍機は、ヘリウム液化装置の必須コンポーネントであり、窒素液化装置にはSHIの単段GM冷凍機が採用されています。

粒子加速器は荷電粒子のビームを生成し、電場を用いて非常に高いエネルギーまで加速します。加速器システム内では、SHIのクライオポンプと冷凍機が重要な役割を担っています：

• クライオポンプは金属製ビームパイプ内に真空を形成し、粒子が妨げられることなくラインに沿って移動できるようにします。
• 冷凍機は、加速器を液体ヘリウム温度で動作させ、超伝導状態を維持します。

現在、世界中で30,000台を超える粒子加速器が稼働しています。その用途は多岐にわたり、以下が含まれます：

• 宇宙の起源の解明を含む、素粒子物理学研究
• 集積回路製造におけるイオン注入などの、消費者向け製品開発
• がん治療における粒子線治療を含む、疾病の診断と治療
• 貨物検査や材料特性評価などの、国家安全保障機能

他の超電導マグネットとは異なり、高温超電導体は通常、窒素が液体になる温度である77K（-196°C/-321°F）を超える温度で超電導状態に達するセラミック材料で作られています。SHIの単段GM冷凍機は、液体ヘリウムを必要とする低温マグネットと比べてより費用対効果の高い選択肢である液体窒素を用いて、これらのマグネットを冷却するための最適なソリューションを提供します。高温超電導体の用途には、以下が含まれます：

• 風力タービン
• 磁気浮上式（マグレブ）鉄道
• 故障電流制限器
• 核融合炉
• 変圧器

今日の商用冷凍機技術は、通常、液体ヘリウム温度である4.2 K（-269 °C/-452 °F）を達成しています。しかし、希釈冷凍機のような極低温システムは、これをさらに超えています。パルスチューブ冷凍機を使用してヘリウムを予冷することで、希釈冷凍機は1 K（-272 °C/-458 °F）以下の温度に到達できます。

これらの極低温システムは、新興の量子コンピューティング技術において重要な役割を果たしています。量子コンピュータにおける情報の基本単位である量子ビットは、絶対零度に近い非常に低い温度まで冷却する必要があります。量子コンピュータの規模が拡大し続ける中、希釈冷凍機はこのプロセスにおいて重要な役割を果たすことになります。

通常の電磁石とは異なり、超伝導マグネットはエネルギーを失うことなく電流を伝送します。この超伝導性は、通常、液体ヘリウムを使用してマグネットを極低温(4.2 K/-269 °C/-452 °F)まで冷却することで実現されます。この時点で、SHIの冷凍機システムが作動し、液体ヘリウムの消費量を最小限に抑えるか、ヘリウムを再凝縮することで損失を排除します。SHIのGM冷凍機およびパルスチューブ冷凍機は、以下を含むさまざまな超伝導マグネットの冷却に世界中で使用されています。

• 磁気共鳴画像法(MRI)
• 核磁気共鳴(NMR)
• 質量分析計
• 磁気浮上式（マグレブ）鉄道
• 核融合炉
• 粒子加速器