CS236950B1 - Automatically controlled correlating spectrometer with cryostat - Google Patents

Description

236950 2

Vynález sa týká automaticky riadeného korelačního spektrometre s kryostatom, ktorý slú-ži na meranie uhlového rozloženia fotónov gama pri metóde elektrón-pozitrónovej anihilácie,pomocou ktorého je možné meraf vzorky vo vákuu v rozsahu teplot 80 až 273 K.

Automaticky riadený korelačný spektrometer podlá čel. autorského osvedčenia č. 214 631sa skládá z pevného a pohyblivého ramena, na ktorých sú umiestnené kvóli zvačšeniu rozlišo- vacéj schopnosti po dve scintilačné detekčně jednotky a sústava štrbín, z tieniaceho krytu, » 22 v ktorom je umiestnená meraná V2orka a zdroj pozitronov Na a riadiacej a registračněj elekt-ronické j jednotky, ktorá zabezpečuje automatickú činnost celého zariadenia.

Pri anihilácii pozitronov s elektrónmi meranej vzorky sú uvolněné s najváčšou pravde-podobnosťou súčasne dva fotony gama o energiách 0/511 MeV. Zo zákona zachovania hybnosti vy-plývá, že tieto fotony vyletujú v protichodnom smere. Vzhladom na to, že dvojica elektrón--pozitrón sa v čase zrážky nenachádza v klude, bude uhol medzi smermi dráh fotónov gama vznik-lých pri anihilácii mať určitá odchýlku od 180°.

Tieto dvojice fotónov po přechode kolimačnými Štrbinami dopadajú na scintilačné detekčnějednotky, ktoré sa nachádzajú na koncoch ramien automaticky riadeného korelačného spektromet-re. V registračnom zariadení elektronickéj jednotky sa registrujú len koincidenčné impulzyzo scintilačných detekčných jednotiek. Namerané korelačně spektrum je závislosti počtu koin-cidenčných prípadov od vzájomnej polohy scintilačných detekčných jednotiek a meni svoj tvarv závislosti od čistoty materiálu, stupňa jeho vnútornej usporiadanosti, skupenstva, tepel-ného spracovania apod.

Doteraz koštrukcia tieniaceho krytu, v ktorom je umiestnená meraná vzorka a zdroj po- „ 22 zitronov Na dovolovali robit merania len na vzduchu za normálneho tlaku a pri izbovej tep-lotě. V niektorých prípadoch je však potřebné merať vzorky v rozsahu teplot 80 až 273 K vovákuu, ktoré doterajšie riešenie nedovoluje.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje automaticky riadený korelačný spektrometer s kry-ostatom, ktorý sa skládá z rámu, na ktorom sú umiestnené' pevné rameno s dvojicou scintilačnýchdetekčných jednotiek s kolimačnými štrbinami, pohyblivé rameno s pohybovým zariadením a dvo-jicou scintilačných detekčných jednotiek s kolimačnými štrbinami a tieniaci kryt, v ktoromsa načhádza kryostat pozostávajúci z komory kryostatu a zásobníka tekutého dusíka podlá vy-nálezu, ktorého podstatou je také riešenie kryostatu automaticky riadeného korelačného spekt- 22 rometra, ze v komoře kryostatu je umiestnený tienený zdroj pozitronov Na a na špeciálnomdržiaku umožňujúcom nastavenie teploty v rozsahu 80 až 273 K je uchytená meraná vzorka na-chádzajuca sa vo vákuu.-

Vyšší účinok predmetu vynálezu je v tom, že použitím kryostatu v automaticky riadenomkorelačnom spektrometr! je možné meraf vzorky vo vákuu v rozsahu teplot 80 až 273 K.

Na přiložených výkresoch je zobrazený příklad, kde na obr. 1 je znázorněná mechanickázostava automaticky riadeného korelačného spektrometre s kryostatom, na obr. 2 je nakreslenákomora kryostatu so zásobníkom tekutého dusíka s vyznačením roviny řezu A-A a na obr. 3je rez rovinou A-A komory kryostatu.

Na ráme J. je v tieniacom kryte komory kryostatu 2 so spodným výsuvným tienením 4 a hor-ným výsuvným tienením 5 vložená komora kryostatu automaticky riadeného korelačného spektro-metra 17, ktorá je napojená na zásobník tekutého dusíka 18 cez zariadenie pre odčerpávanieatmosféry 16 /obr. 1/. Na ráme _1 je ďalej uchytené pevné rameno 2 a pohyblivé rameno 13s pohybovým zariadením 21, ktoré slúži na presúvanie pohyblivého ramena 13 pri meraní kore-lačných spektier. Na koncoch obidvoch ramien 2, 13 sú kvóli zvýšeniu početnosti zaregistro-vaných impulzov od fotónov gama vznikajúcich pri anihilácii pozitronov v meranej vzorkeumiestnené vo vertikálnej rovině po dve scintilačné detekčně jednotky 10, 12, ktoré sú odti-enené tieniacimi krytmi 9, 11. Kvóli zvačšeniu uhlovej rozlišovacej schopnosti automatickyriadeného korelačného spektrometra je na rameních 2, 13 sústava kolimačných štrbín 6, 7_, 8, 3 236950

Celý automaticky riadený korelačný spektrometer je ovládaný riadiacou a registračnouelektronickou jednotkou 15. Zariadenie pre automatické doplňovanie tekutého dusíka 19 udr-žuje hladinu tekutého dusíka v zásobníku 18 doplňováním z dewarovej nádoby.

Kryostat automaticky rladěného korelačného spektrometre znázorněný na obr. 2 a obr. 3sa skládá z dvoch hlavných častí: z komory kryostatu a zásobníka tekutého dusíka. Komora kryo-statu sa skládá z válcového telesa komory kryostatu 21, na ktoré je pevne prichytená spodnápříruba 22, telesá priezoru 61, čerpacia trubka komory 60, přírubové teleso zdorja s příru-bou 27 a přírubové teleso vzorky s přírubou 36. Cez tesnenie vrchnej príruby 24 je na válco-vé teleso komory kryostatu 21 prichytená skrutkami 25 s podložkami 26 vrchná príruba 23. Napřírubové teleso zdroja s prítubou 27 je cez te'snenie přírubového telesa zdroj a 28 přítlačnými skrutkami 34 s podložkami 35 prichytená príruba zdroja 29. . V prírube zdroja 29 je naskrutkovaná posuvná skrutka držiaka zdroja 32, po ktorej sa

Γ A · / - ' O O

Zdroj pozitrónov 33 je odtienený tienením zdroja 30. Na přírubové teleso vzárky s přírubou36 je cez tesnenie 37 přítlačnými skrutkami 34 s podložkami 35 uchytená príruba vzorky 38,v ktorej sa nachádzajú priechódky 39 pre vývody termočlánkov a napájania vinutia piecky 44. Přírubové teleso vzorky s přírubou 36 odděluje od seba vákuovú časť zásobníka tekutéhodusíka kryostatu 18 a vakuová část komory kryostatu 17 automaticky riadeného korelačnéhospektrometra. Cez prírubu vzorky 38 prechádza vodič tepla 40, ktorý je v zásobníku tekutéhodusíka kryostatu 18 ponořený do tekutého dusíka. V komoře kryostatu je do vodiča tepla 40 nasunutá posuvná tyčka držiaka vzorky 41 sozaisťovacou skrutkou 42. Na posuvnej tyčke držiaka vzorky 41 je nalisované teleso držiaka45, na ktorom sa nachádza vinutie piecky 44 s distančnou podložkou 43, ďálej pružné perá 47s istiacimi skrutkami 48, pomocou ktorých je meraná vzorka 46 pritláčaná na teleso držiaka45. V telese držiaka 45 sa nachádza otvor pre termočlánky 49, do ktorého sa nasunú termočlán-ky tak, aby sa dotýkali meranej vzorky 46.

Telesá priezoru 61, ktoré sú privarené na valcovom telese komory kryostatu 21 stí umiest-nené oproti sebe a majú na podložkách priezoru 66 těsněných tesneniami priezoru 65 vloženékovové fólie 64 medzi tesniacimi podložkami 63, ktoré sú pritláčané přítlačnými maticami 62telesa priezoru. Meraná vzorka 46 a zdroj pozitrónov 33 sa nachádzajú v horizontálněj roviněkomory kryostatu 17.

Xch os je kolmá na os prechádzajúcu telesami priezoru 61 s ohladom na umiestnenie scin-tilačných detekčných jednotiek £0, 12 a kolimačných štrbín 6, 7_, 8, ktorých osi prechádzajúvertikálnou rovinou. Uvedeným geometrickým usporiadaním sa zvýši počet koincidenčných impul-zov a tým aj rozlišovacia schopnost celého .zariadenia. Počet zaregistrovaných koincidenčnýchprípadov pri určitej poloha pohyblivého ramena 13 závisí aj na intenzitě zdroja pozitrone·.· 33, velkosti plochy meranej vzorky 46, na ktorú pozitrony dopadajú, geometrie spektrometrea tiež od polohy vzorky 46 v komoře kryostatu 21.

Prvé zameranie polohy vzorky sa robí pomocou laseru podlá AO č. 221 675 pri odobratýchkovových fóliach 64 nachádzajúcich sa v telesách priezoru 61, pričom válcové teleso komorykryostatu 21 je pevne uchytené v tieniacom kryte komory kryostatu £. Pri dalších výměnáchmeraných vzoriek 46 sa tieto nastavujú do optimálnej polohy posúvaním telesa držiaka 45 poposuvnej tyčke držiaka vzorky 41 tak, aby sa vzorka 46 dotýkala distančnej podložky, ktorása vkládá medzi tienenie zdroja 30 a meranú vzorku 46.

Hrúbka distančnej podložky sa určí pri prvom zameraní polohy meranej vzorky 46. Aby primanipulácii s měrnou vzorkou 46 v komoře kryostatu 17 bola minimálna expozícia obsluhujúcehopersonálu, je zdroj pozitrónov £3, krytý tienením zdroja 30, ktoré je súčastou komory kryos-tatu 17 automaticky riadeného korelačného spektrometra. Uzavretý zdroj pozitrónov 33 je umiest·nený v púzdre, ktoré je naviac z bezpečnostných dóvodov zo strany meranej vzorky 46 kryté

Claims (1)

1. 236950 4 kovovou fóliou takej hrůbky, aby intenzita zvSzku vyletujúcich pozltrónov bola zoslabená čonajmenej. Materiál a hrúbka kovových fólií 64, ktoré sú použité v telesách priezoru 61 jevybratý z ohladom na enrgiu anihilačných fotónov gama a podtlaku v komoře kryostatu automa-ticky riadeného korelačného spektormatra 17 Posuvná tyčka držiaka vzorky 41 realizuje zařá-děný tepelný odpor v obvode pri meraní vzorky pri odlišnej teplote ako je teplota tekutéhodusíka. Teplota meranej vzorky 46 sa meria termočlánkom, ktorý sa dotýká meranej vzorky 46z opačnéj strany ako je zdroj pozltrónov 33 a k.torý prechádza cez otvor pre termočlánky 49a cez priechodky 39 do zariadenia pre reguláciu teploty žeraviaceho vinutia piecky 20 Pomocou tohoto zariadenia sa reguluje žeravenie vinutia piecky tak, aby meraná vzorka46 mala požadovaná teplotu. Meraná vzorka 46 sa naohádza vo vákuu, komora kryostatu automa-ticky riadeného korelačného spektrometra 17 sa čerpá pomocou čerpacej trubky komory 60 za-riadením pre odčerpávanie atmosféry 16. Tým istým zariadením sa nezávisle odčerpává pries-tor medzi vonkajším pláštom 55 a vnútorným pláštom ..zásobníka 56 a súčasně priestor medzl vo-dičom tepla 40 a vonkajšou trubkou 50 pomocou čerpacej trubky zásobníka £4. Tým je realizo-vaná tepelná izolácia zásobníka tekutého dusíka kryostatu £8. Hladina tekutého dusíka v zá-sobníku tekutého dusíka kryostatu 18 sa udržuje automaticky pomocou zariadenia pre automa-tické doplňovanie tekutého dusíka 19 Cez vývod pre meranie hladiny tekutého dusíka 57 sa meria hladina tekutého dusíka v zá-sobníku tekutého dusíka 18, ktorý sa plní doplňovacou trubkou 58. Odvzdušňovacia trubka 59slúži.na odvod vznikajúcich pár v zásobníku tekutého dusíku £8. Činnost automaticky riadeného korelačného spektrometra s kryostatom je nasledovhá: popríprave merania - založením meranej vzorky 4 6, odčerpáním komory kryostatu automaticky ria-deného korelačného spektrometra 17, odčerpáním zásobníka tekutého dusíka kryostatu £8, napl-nění zásobníka tekutého dusíka 18 tekutým dusíkom a případným nastavením inej teploty mera-nej vzorky 46 odlišnej od teploty tekutého dusíka sa spustí meranie korelačných spektier,ktoré je ovládané ríadiacou a registračnou jednotkou 15. PREDMET VYNALEZU Automaticky riadený korelačný spektrometer s kryostatom pozostávajúcl z rámu, na ktoromsú umiestnené pevné rameno zo scintilačnými detekčnými jednotkami a kolimačnými štrbinami,pohyblivé rameno s pohybovým zariadením, scintilačnými detekčnými jednotkami a kolimačnýmištrbinami a tianiaci kryt, pričom v tieniacom kryte sa nachádza kryostat umožňujúci meranievzoriek v rozmedzí teplot 80 až 273 K vo vákuu, vyznačujúcl sa tým, že pozostáva z komorykryostatu /17/ a zásobníka tekutého dusíka /18/, pričom.komora kryostatu /17/ sa skládá zz válcového telesa komory kryostatu /21/, na ktoré je pevne prlchytená spodná príruba /22/,telesá priezoru /61/ uzavreté kovovými fóliami /64/ a kolmo na os prechádzajúcu telesamipriezorov /61/ sú umiestnené přírubové teleso zdroja s přírubou /27/, přírubové teleso vzor-ky s přírubou /36/, cez tesne.nie /24/ vrchná príruba /23/ pričom na přírubové teleso zdroja/27/ je tesne prichytená príruba zdroja /29/, v ktorej je naskrutkovaná posuvná skrutka dr-žiaka zdroja /32/, po nej sa pohybuje držiak zdroja /31/, na konci ktorého je pevne uchytenýzdroj pozitrónov /33/, ktorý je v púzdre zo strany vzorky uzavretý kovovou fóliou a je tie-nený tlenením zdroja /30/, oproti prírube zdroja /29/ je tesne uchytená príruba vzorky /38/,v ktorej sa nachádzajú priechodky /39/ slúžiace na vývody termočlánkov a žeraviaceho vinutiapiecky /44/, prechádza ňou vodič tepla /40/, a ktorá zároveň vákuovo odděluje komoru kryos-tátu /17/ od zásobníka tekutého dusíka /18/, do vodiča tepla /40/ je nasunutá posuvná tyčkadržiaka vzorky /41/, na ktorej sa nachádza teleso držiaka /45/ s meranou vzorkou /46/ a vinu-tím piecky /44/, čerpacia trubka komory /60/, ktorá slúži na odčerpanie atmosféry z komorykryostatu /Yl/ a čerpacia trubka zásobníka tekutého dusíka /54/, ktorá sa používá na odčer-panie atmosféry z priestoru medzi vonkajším pláštom zásobníka /55/ a vnútorným pláštomzásobníka /56/, vodičom tepla /40/ a vonkajšou trubkou /50/. 3 výkresy