總部位于英國(guó)牛津郡的特種軸承制造商卡特制造（Carter Manufacturing）成立25年來(lái)，專(zhuān)注于超高真空與極低溫環(huán)境下的極端工況應(yīng)用。當(dāng)超高真空系統(tǒng)壓力低于1×10??托時(shí)，材料釋放的微量氣體可能污染腔體或干擾精密測(cè)量。同時(shí)，傳統(tǒng)潤(rùn)滑油和脂類(lèi)會(huì)蒸發(fā)，設(shè)備還需經(jīng)歷約200至450攝氏度的高溫烘烤循環(huán)，隨后在極低溫度下運(yùn)行。因此，材料選擇、間隙設(shè)計(jì)、潤(rùn)滑方案與潔凈度必須作為整體工程問(wèn)題統(tǒng)籌考慮。

在德國(guó)亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）的BESSY II設(shè)施中，研究人員開(kāi)發(fā)了Pente.Ax極低溫操控儀，用于角度與自旋分辨的光電子能譜分析，以研究晶體的電子與磁學(xué)特性。該儀器需在超高真空中通過(guò)液體氦冷卻，實(shí)現(xiàn)樣品的高精度直線(xiàn)與旋轉(zhuǎn)定位。普通軸承與潤(rùn)滑劑在此條件下無(wú)法適用，Zui終選用了卡特提供的氮化硅陶瓷UNASIS軸承，應(yīng)用于齒輪、滾輪及旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，并由卡特工程師提供技術(shù)支持以確認(rèn)其匹配運(yùn)行條件。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人安德烈·瓦里哈洛夫博士表示，這些軸承機(jī)械強(qiáng)度可靠，極低溫操控儀在超過(guò)一年的時(shí)間里幾乎連續(xù)運(yùn)行且無(wú)需維護(hù)。該項(xiàng)目證明，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟牧线x型與應(yīng)用工程設(shè)計(jì)能夠在污染控制、溫度變化與尺寸穩(wěn)定性要求極高的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)可靠的運(yùn)動(dòng)控制。

此類(lèi)超高真空與極低溫軸承技術(shù)同樣適用于粒子物理、半導(dǎo)體制造、航天系統(tǒng)及液化氣體處理設(shè)備。極低溫軸承通常采用特種鋼材、陶瓷、精密保持架與干膜涂層的組合，內(nèi)部間隙針對(duì)材料冷卻時(shí)的不同收縮率進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)?？ㄌ氐臉O低溫軸承還需浸入液氮中進(jìn)行質(zhì)量控制測(cè)試，包括扭矩、運(yùn)轉(zhuǎn)精度與尺寸穩(wěn)定性檢測(cè)。