Inga vibrationer i Nanolabbet – Världsbäst

Värdens bäst vibrationsisolerade nanolabb i tätortsmiljö ligger mitt i vältrafikerade Lund.

Laboratorier som sysslar med nanovetenskap får absolut inte röra sig eller luta ens delar av en grad. I en stadsmiljö med buller och vibrationer har sådana labb varit omöjliga att bygga, istället har de placerats i öknar och andra ödeplatser. Men med hjälp av svensk ingenjörsteknik från JOIN har ett unikt nanolabb byggts mitt i centrala Lund – med ett golv som aldrig lutar.

Akademiska Hus i Lund ville ha ett nanolabb nära till hands för forskare, näringsliv och studenter. I normala fall placeras sådana labb i öknar, långt bortom all trafik och buller. Sådana platser är naturligtvis svårtillgängliga och kostsamma i längden – och svåra att rekrytera forskare till.

Normalt vibrationsisoleras nanolabb genom stora pålar nedkörda tiotals meter ner i sanden ovanpå urberg. I Lund är en sådan konstruktion dock helt verkningslös och när Akademiska Hus kontaktade vibrations- och aukustikföretaget Ingemansson föreslog de istället ett jättelikt betongblock vilandes på pneumatiskt styrda fjädrar. Problemet var att en sådan uppställning kräver extremt noggrann styrning för att allt ska hållas på plats. Det var då JOIN, ett ingenjörsbolag i Lund, kontaktades.

– Nanolabbet på Fysikum vid Lunds universitet är unikt i världen. Det är det hittills enda laboratorium som kan undersöka objekt ner till 2-3 nanometer och som ändå ligger mitt i en tätort. Lund är annars en extremt dålig plats att bygga nanolabb på, då hela orten ligger på moränlera som leder vibrationer väldigt väl. Jag skulle vilja säga att uppdraget var ett typiskt JOIN-uppdrag, där det handlar om att kombinera kunnande från olika teknikområden samt att tänka okonventionellt, säger Eskil Reimhagen, projektledare på JOIN.

Givetvis var projektet inte helt utan problem. Vilande på fjädrarna ligger ett betongblock på 50 ton som i sin tur är grund för fyra ben som sticker upp genom golvet som personalen går och verkar på. Dessa ben har ytterligare fjädrar som vibrationsisolerar ett mindre block på cirka 2,5 ton. Ovanpå står slutligen labbets extremt känsliga mätinstrument (se bild 2) och dessa får inte luta eller röra sig alls, är det tänkt.

Vid de första mätningarna blev resultaten inte alls som förväntat. Endast i teorin går det att skapa rörsystem som är helt täta, utan läckage, och detta gav utslag. Så frågan vi fick ställa oss var snarare – är systemet tillräckligt tätt? Verkligheten gav oss svaret.

– Vi var helt enkelt tvungna att låta sämsta fjäderkretsen, den som läcker mest, bestämma

hur övriga skulle uppföra sig genom att medvetet introducera noggrant utprovade ”kompensationsläckage” på tätare kretsarna. Detta sker med mycket exakta

doseringsventiler av en typ som normalt används i medicinska sammanhang. Så klarade vi

den lutfria miljö som krävdes. Helt lutfritt går inte att få, då jordmagnetfältet varierar hela tiden, men vi kan komma bra nära, förklarar Eskil Reimhagen.

För att testa systemet så hårt som möjligt lät man en fullastad lastbil köra fram och tillbaka i full fart över ett farthinder på gatan utanför. Inifrån labbet loggades alla vibrationer som uppkom av den bullriga trafiken och geofonerna höll sig lugna trots dessa brutala prov.

– När styrsystemet är igång uppnås vibrationsklass VC-E (3 micrometer/sec) i enlighet med kravspecifikationen. Men vid mycket känsliga försök i labbet kan vi uppnå vibrationsklass

VC-G genom att helt stänga av styrsystemet plus delar av klimatanläggningen. Kravet är då att golvet inte får börja luta mer än 0,1 grad över en period av 5 timmar, vilket vi nu också uppfyller med mycket god marginal. Det finns faktiskt bara två andra labb i USA som kommer

i närheten av VC-G, säger Eskil Reimhagen.

Lösningen krävde inga patent och består heller inte av vare sig hemlig teknologi eller beräkningar. JOIN levererade styrsystemet i nära samarbete med Ingemansson som utformat fjädersystemet. Totalt kostade hela laboratorieanläggningen drygt 150 miljoner kronor att bygga, varav cirka hälften utgör laboratoriets inventarier,utrustning och maskiner.

, ,

No comments yet.

Kommentera

JOIN Business & Technology AB
IDEON Science Park
223 70 Lund

E-post: info@join.se
Telefon: 046-286 34 00