Nuttig voor veel meer dan de Einstein Telescope

Demcon Kryoz, Cooll en de Universiteit Twente ontwikkelen met subsidie van het Nationaal Groeifonds een trillingsvrije koeltechniek voor de Einstein Telescope. Die moet helpen de spiegels van de toekomstige detector voor zwaartekrachtsgolven zo gevoelig mogelijk te krijgen, vertelt oprichter Pieter Lerou van Demcon Kryoz.

Waarom is trillingsvrij koelen zo belangrijk voor de Einstein Telescope?

“De Einstein Telescope moet tien keer gevoeliger worden dan bestaande detectoren voor zwaartekrachtsgolven. Dat lukt alleen als de meetapparatuur ontzettend stil is. Niet alleen de spiegels moeten stilstaan: zelfs de atomen in de spiegellagen mogen nauwelijks bewegen. Dat krijg je alleen voor elkaar door de apparatuur te koelen tot zo’n -260 graden Celsius, vlakbij het absolute nulpunt.”

Dat is lastig?

“Er zijn allerlei koelmethodes om apparatuur zo ver te koelen, alleen wekt die technologie zelf vibraties op. Het ophangpunt van de spiegels, waar de koelleidingen aankomen, mag maar nanometers bewegen: een miljardste meter. Maar in de meeste koeltechnologie zitten compressoren die voor wel duizend keer ergere trillingen zorgen.”

En hoe pakken jullie dat aan?

“In de basis werkt onze koeltechniek hetzelfde als de huis-tuin-en-keuken koelkast: je neemt een gas op hoge druk en laat dat expanderen, zodat het meer volume inneemt en in temperatuur zakt. Het verschil zit hem in de typen gas die we gebruiken en hoe we die druk opbouwen. Wij doen dat niet met een mechanische pomp, maar met een buisje vol actieve koolstof. Dat materiaal neemt makkelijk gassen op – sorptie, voor de experts. Een klein temperatuurpulsje, en dat gas komt vrij uit het materiaal, waardoor je druk opbouwt. Zo koelen we in vier opeenvolgende stappen met verschillende gassen van tweehonderd graden onder nul – de temperatuur van vloeibaar stikstof – naar 263 graden onder het vriespunt.”

Gaat dat lukken?

“Deze koeltechniek werkt al jaren, dat is de basis van het bedrijf Kryoz dat ik 2008 heb opgericht op basis van mijn promotieonderzoek aan de Universiteit Twente (UT). Daar wordt ook al jaren onderzoek gedaan aan de trillingsvrije compressortechnologie, die is gecommercialiseerd door het bedrijf Cooll. Of we de prestaties ook trillingsarm genoeg kunnen krijgen voor de Einstein Telescope, dat willen we nu uitzoeken. Er zijn meerdere aanpakken in de race; deze gaan we nu ontwikkelen en in 2026 testen bij de ETpathfinder faciliteit in Maastricht.”

Wat maakt deze opdracht interessant voor jullie?

“Het is natuurlijk gaaf om bij te kunnen dragen aan zo’n veeleisend project als de Einstein Telescope. Daarmee laat je zien wat voor prestaties je kunt halen met je product. En goede, trillingsvrije koeling heeft allerlei toepassingen. Zo lijkt deze aanpak al best op koeltechnologie die we ontwikkelen voor gevoelige elektronenmicroscopen. Dat maakt betere analyses mogelijk van gekoelde biologische samples zoals het coronavirus met elektronenmicroscopen, of het koelen van sensoriek in ruimtevaart satellieten. Trillingsarme koeling is interessant voor allerlei toepassingen, ver voorbij de Einstein Telescope.”

R&D-regeling voor hightech bedrijven

Om innovatie en versnelde ontwikkeling van nieuwe technologieën te stimuleren voor de Einstein Telescope, is in het najaar van 2023 een R&D-regeling gelanceerd voor hightech bedrijven. Die regeling is onderdeel van het Einstein Telescope valorisatieprogramma en wordt uitgevoerd door de Nederlands-Limburgse ontwikkelingsmaatschappij LIOF. De regeling staat open voor individuele bedrijven en samenwerkingsverbanden rondom vijf technologiedomeinen die relevant zijn voor de Einstein Telescope.

Meer informatie? Bezoek de website van de R&D-regeling.