在積體電路(計算機晶片)的生產中，持續的創新對於保持競爭力至關重要。一個主要的目標是提高光刻機的生產率，這在一定程度上取決於它們的電磁馬達。來自TU/e機械工程系的博士候選人Bart Koolmees專注於為這些電機開發一種超導替代品。他的工作表明，這樣的設計可以將電機的功率提高500%以上，他還設計出了一些主要技術挑戰的解決方案:隔熱和超導線圈的完整性。他將於12月9日進行論文答辯。

在光刻機中，掩模上的影像被多次投影到帶有光敏層的晶圓片上。像影印機一樣，影象不是一次性投射，而是用一個小縫的光進行掃描。在掃描和反轉過程中，使用精確的電磁馬達來同步移動掩模和晶片。提高電機的加速度以提高生產率通常是透過最佳化當前電機的設計來嘗試的。使用超導體，正如庫爾米斯提議的那樣，極大地改變了設計，並允許向前邁進一大步。

高溫超導(HTS)材料在90k(-183攝氏度)以下的溫度下具有零電阻;其最大導電電流隨溫度的降低而增大。在4 K至20 K(-269攝氏度至-253攝氏度)的溫度範圍內，電流密度為100.000 A/mm2至600.000 A/mm2是可行的，而最先進的銅電機線圈在室溫下的電流密度為35a /mm2。在第一個演示設計中，庫爾米斯建議用超導替代裝置替換一半的電機，以增加電機內部的磁場強度。

提高5倍

由於在4k(-269攝氏度)的冷卻效率在0.04%到0.14%之間，Koolmees設計了一種高效的隔熱材料，以最大限度地減少冷卻工作量。這種絕緣將透過兩個電機一半之間;為了保持電機的效率，它應該有最小的厚度。Koolmees開發了兩種厚度為5毫米的絕緣設計，它們都能保持近300度的溫差，同時在1.5米×2.5米的面積上需要少於1瓦的冷卻能力。他還分析了超導線圈的支撐和固定，使熱損失達到4K，顯示導熱小於0.5 W。這些熱負荷足夠低，商用的閉路迴圈冷卻器足以消除它們。

為電機應用而設計的超導線圈承受著很高的機械負載，瞭解機械故障是否可以避免是很重要的。Koolmees進行了深入的分析，計算了主要載荷情況下的機械載荷。這表明，只要採用正確的製造方法，超導線圈的失效是可以避免的。

庫爾米斯的研究表明，與目前最先進的電磁馬達相比，超導磁板可以提供超過5倍的磁場強度。此外，他對主要技術挑戰的解決方案使這種磁鐵板的可行性非常有可能。