Ojciec czystej strefy

Willis Whitfield stojący w drzwiach swojego pierwszego pomieszczenia czystego. / Willis Whitfield wchodzący przez drzwi swojego pierwszego pomieszczenia czystego. © Exyte Technology GmbH

Oryginałâ€Š- Szkic Willisa Whitfielda dotyczący jego wynalazku z 1962 roku. / Oryginalny szkic Willisa Whitfielda do jego wynalazku, datowany na 1962 rok. © Sandia National Laboratories

Pierwszy patent (wyciąg) na czystą izbę, zgłoszony przez Willisa Whitfielda. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Pierwszy patent (wyciąg) na czystą izbę, zgłoszony przez Willisa Whitfielda. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Pierwszy patent (wyciąg) na czystą izbę, zgłoszony przez Willisa Whitfielda. / The first patent (extract) of a cleanroom, filed by Willis Whitfield. © United States Patent Office

Willis Withfield obok pomnika siebie samego, który został odsłonięty w 2007 roku na terenie Sandia National Laboratories. / Willis Withfield next to a statue of himself that was unveiled at Sandia National Laboratories in 2007. © Sandia National Laboratories

Rocznik 50 lat technologii czystych pomieszczeń © Exyte Technology GmbH

W 1962 roku Laboratoria Narodowe Sandia w Albuquerque, Nowy Meksyk, opatentowały Ultra‑‑Cleanroom. Wynalazł go wcześniej jeden z inżynierów Laboratoriów Sandia, Willis Whitfield. Tym samym Whitfield otworzył drzwi dla technologii takich jak nowoczesna produkcja półprzewodników, których rozwój wówczas jeszcze był nieprzewidywalny.

„Jako dziecko nie zdawałem sobie sprawy, co mój ojciec tam wymyślił. Miałem wtedy zaledwie sześć albo siedem lat”, wspomina Jim Whitfield, który, podobnie jak jego ojciec, wybrał zawód inżyniera. „Myślę, że początkowo sam nie był świadomy, jak ważny ma stać się ten czysty pokój, który opracował.”

Do dnia, w którym Willis Whitfield otrzymał zadanie opracowania czegoś lepszego do badań, co miało zatrzymywać zanieczyszczenia w laboratoriach, istniały tylko burzliwe czyste pomieszczenia. Były to raczej klimatyzowane pokoje, w których powietrze się kręciło. „Przypatrzył się temu i od razu miał rozwiązanie. To takie proste, gdy używa się prostoliniowego strumienia powietrza, który pochodzi z sufitu i uchodzi przez podłogę”, opowiada Jim Whitfield. „Nie minęło pięć minut, a miał już pomysł”, dodaje. Następnie plan ten został wdrożony w życie, co oznaczało zbudowanie prototypu o rozmiarze od ośmiu do dziesięciu stóp (około 2,5 do 3,3 metra) i jego testowanie. W tym pomieszczeniu można było wymieniać powietrze około 600 razy na godzinę. „Testy przeprowadzano za pomocą dymu, aby można było zobaczyć przepływ powietrza w pomieszczeniu.” To było już w 1961 roku, jednak patent został zarejestrowany dopiero rok później. Magazyn Time opublikował już w kwietniu 1962 roku artykuł zatytułowany „Mr. Clean”. Ultra‑‑Cleanroom Whitfielda był przełomowym osiągnięciem. Powietrze w tym czystym pomieszczeniu było sto razy czystsze niż dotychczas stosowane. Zdjęcie z 1962 roku pokazuje Whitfielda obok jego wynalazku, jak rozmawia przez zintegrowany telefon z osobami wewnątrz czystego pomieszczenia.

„W związku z tym Sandia szybko złożyła wniosek patentowy, nie mój ojciec. Nie da się wyobrazić, jak bogaci bylibyśmy dzisiaj, gdyby go otrzymał”, śmieje się Jim Whitfield. Jednakże jego ojciec nie przywiązywał dużej wagi do pieniędzy. „Miło jest mieć ich wystarczająco, ale to już wszystko. Był dumny z tego, co osiągnął. To była jego postawa.” Willis Whitfield urodził się w 1920 roku w Rosedale, Oklahoma, i wychowywał się na farmie. „Moi dziadkowie mieli ziemię typu homestead, którą udostępnił rząd.” W 1863 roku został uchwalony Ustawa Homestead – prawo do osiedlania się na niezamieszkanej ziemi. Od tego czasu każdy, kto miał co najmniej 21 lat, mógł otrzymać około 65 hektarów niezamieszkanej ziemi. Po pięciu latach ziemia ta przechodziła na własność. „Nasza rodzina tam uprawiała bawełnę. Mój ojciec był przyzwyczajony do samodzielnej pracy wszędzie.” Willis Whitfield studiował fizykę i w 1954 roku dołączył do Laboratoriów Narodowych Sandia w Albuquerque, Nowy Meksyk, gdzie w latach 50. XX wieku konstruowano broń nuklearną. „Wszystko było ściśle tajne, więc nie mówił nam nic, ale wiem, że opracował całą serię głowic wybuchowych”, mówi Jim Whitfield.

Jego ojciec był prawdziwym naukowcem, człowiekiem, który interesował się wieloma rzeczami i chętnie zgłębiał ich tajniki. „W Sandia eksperymentowali także z różnymi materiałami wybuchowymi. Odpalali je w stalowych zbiornikach, aby nie doszło do uszkodzeń. Jednak wybuchy były tak potężne, że zrywały zbiorniki. Dlatego szli z nimi na pustynię, co było dość kłopotliwe. Mój ojciec to zauważył i powiedział im, żeby w zbiornikach wywoływali próżnię, wtedy nie pękłyby. Gdy to zrobili, początkowo myśleli, że materiał wybuchowy nie zdetonował, bo nic się nie działo i nie było słychać żadnego dźwięku. Dopiero gdy otworzyli zbiorniki, zauważyli ślady eksplozji na ich wewnętrznych ściankach. W próżni nie przenoszą się dźwięki.”

Oprócz czystego pomieszczenia, Willis Whitfield opracował także stanowisko pracy z laminarnym przepływem powietrza. Pięć lat po swoim przełomowym wynalazku pracował w grupie projektowej Sandia, która badała dla NASA. „Tam części do programów kosmicznych były najpierw montowane w środowisku nieczystym”, mówi Jim Whitfield, który jako dziecko często odwiedzał lotnisko w Albuquerque, czując się tam jak w drugiej ojczyźnie. „Tak często tam jeździliśmy, żeby odebrać mojego ojca. Był ciągle w ruchu.” Do 1976 roku Willis Whitfield pracował nad projektami dla NASA, a od 1977 do momentu przejścia na emeryturę w 1984 roku znów w dziedzinie badań nad bronią nuklearną.

W szpitalu w Albuquerque po raz pierwszy w latach 60. XX wieku zastosowano zasadę czystego pomieszczenia Whitfielda w sali operacyjnej. Na Uniwersytecie Nowego Meksyku prowadził wykłady na temat czystych pomieszczeń. Jeden z jego słuchaczy był jego syn Jim, studiujący elektrotechnikę. „Wślizgnąłem się tam niezauważony i słuchałem go”, mówi informatyk, który miał serdeczne relacje z ojcem. „Miał dar motywowania innych i pomagania im. Był spokojnym, towarzyskim mężczyzną, który był zaprzyjaźniony z wieloma kolegami i pracownikami. Na pewno był dobrym szefem. Wielu spotykało się z nim regularnie, nawet gdy już był na emeryturze. Cieszę się, że mój ojciec miał tak długie i satysfakcjonujące życie.”

W 2007 roku Laboratoria Sandia, dla których pracował przez 30 lat, wyróżniły Willis Whitfield specjalnym honorem. Na strzeżonym terenie w Albuquerque odsłonięto jego pomnik z brązu. Został on wykonany przez Neala McEwena, który również pracował dla Sandia. U podstawie pomnika, obok listy wynalazków Willis Whitfielda, znajduje się cytat prezydenta Dwighta D. Eisenhowera: „Inżynierowie budują na przyszłość, nie tylko dla potrzeb ludzi, ale także dla ich marzeń. Inżynierskie osiągnięcia są wyrazem niezachwianej wiary, że życie będzie się dalej rozwijać, a przyszłość jest tego warta, by dla niej pracować.”