Wil je meer verhalen lezen over Sioux? Download dan hier ons digitale magazine.
Sioux Source'De top van een technologische roadmap.’ Zo karakteriseert Ruud Krijnen, systeem architect bij Thermo Fisher Scientific, de Ultra-X. De maximale snelheid en gevoeligheid van een detectiesysteem voor de nieuwste generatie transmissie elektronenmicroscoop van het bedrijf is bereikt. Sioux Technologies was vanaf de eerste ontwikkelfase bij deze uitzonderlijke technologische prestatie betrokken en startte de pilotproductie van de module begin 2021 op.
De Ultra-X detector is bekroond in het Guinness World Records boek als de meest gevoelige elektronenmicroscoop op de planeet. Een geweldige prestatie en samenwerking van de teams van Sioux & Thermo Fisher!
Thermo Fisher Scientific is wereldmarktleider in de ontwikkeling en bouw van elektronenmicroscopen. In 2000 werkte het bedrijf daarbij voor het eerst samen met Sioux. Sindsdien is Sioux uitgegroeid tot een strategische partner binnen diverse R&D-programma’s op het gebied van softwareontwikkeling, systeemintegratie, elektronenoptiek en sample management. Met het opstarten van het Ultra-X project brak er een nieuw hoofdstuk in de samenwerking aan.
Precies en gevoelig
De Ultra-X is een detectiesysteem voor de Spectra Ultra S/TEM, een high-end transmissie elektronenmicroscoop van Thermo Fisher Scientific. Het werkt op basis van energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopie. Een sample wordt met een elektronenbundel tot op atomair niveau afgetast. Door de interactie van de elektronen met het materiaal ontstaan röntgenstralen die specifiek zijn voor de elementen in de sample. De verschillende atomen kunnen tot op 50 picometer nauwkeurig in beeld worden gebracht, inclusief de karakteristieken. ‘Met de Ultra-X zetten we de ultieme stap in deze technologie’, aldus Krijnen. ‘De module is 5 keer sneller dan zijn voorganger en biedt gebruikers de mogelijkheid om de meetcondities in één sessie aan te passen. Daardoor is een zeer precieze analyse van de meest gevoelige materialen mogelijk, zelfs dynamisch.’
Magneetvelden en trillingen
Thermo Fisher Scientific vroeg Sioux om de volledige ontwikkeling en fabricage van de Ultra-X op zich te nemen. Krijnen:‘Thermo Fisher Scientific heeft behoefte aan hoogwaardige multidisciplinaire toeleveranciers en met dit project mocht Sioux demonstreren wat het kan. De kick-off van het project was in februari 2018 en dat begon met conceptvorming; inventariseren van wat nodig was om het product waar te maken.’
‘De transmissie elektronenmicroscoop (TEM) van Thermo Fisher Scientific is een ongelofelijk ingewikkeld apparaat’, vertelt Marnix Tas, systeem architect bij Sioux. ‘Het vacuüm is heel diep, de magneetvelden zijn enorm sterk en het is ontzettend gevoelig voor trillingen. Dat leidt tot zeer specifieke en hoge technische eisen, bijvoorbeeld ten aanzien van materialen, fijnmechanica en elektronica. Het ontwikkeltraject hebben we samen met Thermo Fisher Scientific opgepakt door in cross-functionele teams van specialisten aan deeloplossingen te werken. Dat heeft binnen anderhalf jaar geleid tot het uitdetailleren van de Ultra-X en de bouw van een functioneel gereed prototype. Dat is een prestatie op zichzelf en niet alleen technologisch. Dit soort projecten zijn altijd risicovol en staan onder hoge druk. We hebben vanaf het begin tegen elkaar gezegd dat wat wij doen al zo complex is dat emoties en politiek niet in de weg mogen zitten. Zo is het ook gegaan, een fijne samenwerking en resultaat boeken stonden altijd voorop.’
Opschaling
De tweede fase van het Ultra-X-project betrof de industrialisatie en productie. Die lag geheel in handen van Sioux, tegen een vaste prijs en tijdlijn. Krijnen noemt deze fase minstens zo spannend als het ontwikkeltraject. Tas sluit zich daarbij aan en stelt dat de complexiteit van de assemblage van het systeem niet mag worden onderschat. ‘Thermo Fisher Scientific verwacht van ons dat wij compleet gekwalificeerde modules leveren. Het garanderen van een goede seriematige productie vergt onder andere het inrichten van een optimaal cleanroom-proces, de ontwikkeling en bouw van eigen productiemachines, het opleiden van mensen en het beheren van de supply chain. In juni 2021 verliet de eerste Ultra-X beta-module onze fabriek en we werken nu verder aan het optimaliseren van ons industrialisatieproces, zodat we kunnen opschalen naar een solide levering.'
Warme broodjes
Krijnen: ‘De Ultra-X is van enorme toegevoegde waarde voor twee belangrijke klantgroepen. Allereerst zijn dat bedrijven in de semiconductorindustrie die deze TEM-technologie kunnen inzetten voor procesoptimalisatie en controle, bijvoorbeeld om sneller en dus goedkoper nieuwe productielijnen in te regelen. Daarnaast biedt de TEM met Ultra-X nieuwe mogelijkheden voor materiaalonderzoekers. Denk daarbij onder andere aan research ten behoeve van nieuwe batterijen en de ruimtevaart, maar ook aan fundamenteel onderzoek naar metalen en andere elementen.’
'Voor die laatste groep klanten is de Ultra-X technologie een doorbraak waarmee Nobelprijzen zouden kunnen worden gewonnen’, aldus Krijnen. ‘In feite zijn we op de top van een roadmap beland; een sneller en gevoeliger EDX detectie-instrument bestaat niet, maar er blijft genoeg over om van te dromen. De vorige generatie van de module ging als warme broodjes over de plank. De Ultra-X moet net zo succesvol worden. Bovendien hebben we hier nooit te klagen over nieuwe ideeën of een tekort aan werk.’ ‘En voor Sioux geldt uiteraard dat wij meer van dit soort multidisciplinaire ontwikkel- en maakprojecten voor Thermo Fisher Scientific op ons willen nemen’, benadrukt Tas. ‘Zo tillen we onze samenwerking naar een steeds hoger niveau.’
