DE102010028750B4 - Low-loss cryostat arrangement - Google Patents

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    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors

Abstract

Eine Kryostatenanordnung (10), mit mindestens einem Kryostaten (11), welcher mindestens eine erste Kammer (1) mit unterkühltem Helium mit einer Temperatur von weniger als 4 K sowie mindestens eine weitere Kammer (2) aufweist, die flüssiges Helium mit einer Temperatur von etwa 4,2 K enthält, wobei in der ersten Kammer ein Joule-Thomson-Ventil (3) angeordnet ist, wobei die erste von der weiteren Kammer durch eine wärmeisolierende Barriere (4) getrennt ist, wobei Helium aus der ersten oder der weiteren Kammer über das Joule-Thomson-Ventil in eine Abpumpleitung (13) expandiert, die mit dem Helium der ersten Kammer in thermischem Kontakt steht und dieses unterkühlt, und wobei die Abpumpleitung in ihrem weiteren Verlauf direkt oder indirekt in thermischem Kontakt mit der weiteren Kammer steht und anschließend mit dem Eingang einer Pumpe (14) verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Pumpe und/oder ein Ausgang für abdampfendes Helium mindestens eines der Kryostaten über eine Kältemittelleitung (15) strömungstechnisch mit der weiteren Kammer verbunden ist, und dass die Kältemittelleitung eine Abzweigvorrichtung (16) aufweist, die einen Teilstrom des in der Kältemittelleitung befindlichen Heliums in die weitere Kammer zurückleitet. Dadurch werden der Heliumverbrauch und somit auch die Betriebskosten gesenkt, wobei der Druck in der ersten Kammer konstant bleibt.A cryostat arrangement (10) with at least one cryostat (11) which has at least one first chamber (1) with supercooled helium at a temperature of less than 4 K and at least one further chamber (2) with liquid helium at a temperature of contains about 4.2 K, a Joule-Thomson valve (3) being arranged in the first chamber, the first being separated from the further chamber by a heat-insulating barrier (4), with helium from the first or further chamber expands via the Joule-Thomson valve into a pump-out line (13) which is in thermal contact with the helium of the first chamber and subcooled it, and wherein the pump-out line is in direct or indirect thermal contact with the further chamber in its further course and is then connected to the input of a pump (14), is characterized in that the output of the pump and / or an output for evaporating helium via at least one of the cryostats a refrigerant line (15) is fluidically connected to the further chamber, and that the refrigerant line has a branching device (16) which guides a partial flow of the helium in the refrigerant line back into the further chamber. This reduces the helium consumption and thus also the operating costs, with the pressure in the first chamber remaining constant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kryostatenanordnung, mit mindestens einem Kryostaten, welche mindestens eine erste Kammer, die mit unterkühltem flüssigen Helium mit einer Temperatur von weniger als 4 K gefüllt ist, sowie mindestens eine oberhalb der ersten Kammer angeordnete weitere Kammer aufweist, die i. W. auf Atmosphärendruck befindliches flüssiges Helium mit einer Temperatur von etwa 4,2 K enthält, wobei das Druckniveau in der ersten Kammer dem Druckniveau in der weiteren Kammer angeglichen ist, wobei in der ersten Kammer ein Joule-Thomson-Ventil angeordnet ist, wobei die erste von der weiteren Kammer durch eine wärmeisolierende Barriere getrennt ist, wobei Helium aus der ersten oder der weiteren Kammer über das Joule-Thomson-Ventil in eine Abpumpleitung expandiert, die mit dem Helium der ersten Kammer in thermischem Kontakt steht und dieses unterkühlt, und wobei die Abpumpleitung in ihrem weiteren Verlauf direkt oder indirekt in thermischem Kontakt mit der weiteren Kammer steht und anschließend mit dem Eingang einer Pumpe verbunden ist.The invention relates to a cryostat arrangement having at least one cryostat which has at least one first chamber filled with supercooled liquid helium at a temperature of less than 4 K, and at least one further chamber located above the first chamber, which i. W. At atmospheric pressure contained liquid helium having a temperature of about 4.2 K, wherein the pressure level in the first chamber is equalized to the pressure level in the other chamber, wherein in the first chamber, a Joule-Thomson valve is arranged, wherein the first from the further chamber is separated by a heat-insulating barrier, wherein helium from the first or the other chamber via the Joule-Thomson valve expands into a Abpumpleitung which is in thermal contact with the helium of the first chamber and this undercooled, and wherein the Abpumpleitung in its further course is directly or indirectly in thermal contact with the other chamber and is then connected to the input of a pump.

Eine derartige Kryostatenanordnung ist etwa bekannt aus DE 40 39 365 C2 .Such a cryostat arrangement is known from, for example DE 40 39 365 C2 ,

Eine ähnliche Kryostatenanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen ist auch in der DE 10 2004 012 416 A1 oder in der US 2006/0064989 A1 beschrieben.A similar Kryostatenanordnung with the features mentioned is also in the DE 10 2004 012 416 A1 or in the US 2006/0064989 A1 described.

Im Gegensatz dazu offenbart die DE 10 2004 060 832 B3 einen Kryostatenaufbau, bei dem ein in der ersten Kammer angeordnetes Joule-Thomson-Ventil Helium nicht in eine Abpumpleitung, sondern direkt in die erste Kammer expandiert, wie etwa in der dortigen 4 zu erkennen ist. Damit das Joule-Thomson-Ventil überhaupt entsprechend funktionieren kann, herrscht hier in der ersten Kammer gegenüber ein erheblicher Unterdruck gegenüber der darüber angeordneten weiteren Kammer.In contrast, the DE 10 2004 060 832 B3 a cryostat assembly in which a Joule-Thomson valve located in the first chamber does not expand helium into a pumping line, but directly into the first chamber, such as in the first chamber 4 can be seen. In order for the Joule-Thomson valve to function properly, there is a considerable negative pressure in the first chamber opposite the further chamber arranged above it.

An die Magnetsysteme für Kernspinresonanzapparaturen werden höchste Anforderungen hinsichtlich der erreichbaren Magnetfeldstärken sowie deren Homogenität gestellt.Magnetic systems for nuclear magnetic resonance apparatus are subject to the highest demands with regard to the achievable magnetic field strengths and their homogeneity.

Bei einer Resonanzfrequenz von 600 MHz muss eine Feldstärke von 14,1 T erreicht werden. Diese hohen Magnetfeldstärken können technisch am besten durch supraleitende Magnetspulen erzeugt werden, die einen supraleitenden Kurzschlussschalter besitzen.At a resonance frequency of 600 MHz, a field strength of 14.1 T must be achieved. These high magnetic field intensities can technically best be achieved by superconducting magnet coils having a superconducting short-circuit switch.

Die supraleitenden Magnetspulen benötigen nur während der Aufladephase Energie und können nach Abziehen der Stromzuleitung über lange Zeit im Kurzschlussbetrieb ohne weitere Energiezufuhr ein hohes Magnetfeld erzeugen. Die Abklingzeiten bis zum Erreichen der halben ursprünglichen Feldstärke liegen bei modernen supraleitenden Magneten in der Größenordnung von 5000 Jahren. Dies bedeutet, dass im Kurzschlussbetrieb über die Größenordnung von Stunden und Tagen so gut wie keine Veränderung der Magnetfeldstärke auftritt.The superconducting magnetic coils require energy only during the charging phase and can generate a high magnetic field for a long time in short-circuit operation after removal of the power supply line without further energy input. The cooldowns to reach half the original field strength are in the order of 5000 years for modern superconducting magnets. This means that virtually no change in the magnetic field strength occurs in short-circuit operation over the order of hours and days.

Eine hohe zeitliche Stabilität ist vor allem bei Langzeitmessungen erforderlich, insbesondere bei sogenannten 2D- und 3D-Messungen. Dies lässt sich nur im supraleitenden Kurzschlussbetrieb realisieren. Im Allgemeinen werden die Magnetspulen einmal geladen und erzeugen dann jahrelang bei abgezogenen Zuleitungen ein homogenes Magnetfeld. Im Routinebetrieb liegen typische Helium-Standzeiten der Magnetanlage bei mehreren Monaten, falls es sich um einen ”low-loss” Kryostaten handelt.A high temporal stability is required especially for long-term measurements, especially in so-called 2D and 3D measurements. This can only be realized in superconducting short-circuit operation. In general, the magnetic coils are charged once and then produce a homogenous magnetic field for years with the supply lines disconnected. In routine operation typical helium service lives of the magnet system are several months, if it is a "low-loss" cryostat.

Um höhere homogene Magnetfelder und eine stabilere Supraleitung zu erhalten, wird in einer Veröffentlichung von Williams et al. in ”Rev. Sci. Instrum.” 52 (5), Mai 1981, American Institute of Physics, 649–656, vorgeschlagen, die supraleitende Magnetspule bei einer niedrigeren Betriebstemperatur als der normalen Temperatur von flüssigem Helium (T = 4,2 K) zu betreiben. Diese niedrigere Temperatur wird in der Regel durch Abpumpen des flüssigen Heliums erzeugt.In order to obtain higher homogeneous magnetic fields and more stable superconductivity, a publication by Williams et al. in "Rev. Sci. Instrum. "52 (5), May 1981, American Institute of Physics, 649-656, proposed operating the superconducting magnet coil at a lower operating temperature than the normal temperature of liquid helium (T = 4.2K). This lower temperature is usually generated by pumping off the liquid helium.

In der genannten Druckschrift wird ein Kryostat vorgeschlagen, der zwei ineinander geschachtelte, konzentrische Heliumtanks besitzt. Im äußeren Tank befindet sich flüssiges Helium bei T = 4,2 K unter Normaldruck (1 bar).In the cited document, a cryostat is proposed, which has two nested, concentric helium tanks. The outer tank contains liquid helium at T = 4.2 K under normal pressure (1 bar).

Von diesem äußeren Tank führt eine Einfüllleitung für flüssiges Helium zum inneren Tank, so dass das flüssige Helium vom äußeren in den inneren Tank übergefüllt werden kann. Im inneren Tank, in dem sich die supraleitende Spule befindet, wird das Helium auf einen Druck von 40 mbar abgepumpt und so auf eine Temperatur von 2.3 K abgekühlt.From this outer tank, a liquid helium filling line leads to the inner tank so that the liquid helium can be overfilled from the outer to the inner tank. In the inner tank, in which the superconducting coil is located, the helium is pumped off to a pressure of 40 mbar and cooled down to a temperature of 2.3 K.

Ein großer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass das unterkühlte Helium im inneren Tank unter Unterdruck steht und daher die elektrischen Zuleitungen, insbesondere für die Aufladung der supraleitenden Magnetspule durch das kalte Unterdrucksystem hindurchgeführt werden müssen. Dabei treten vor allem Dichtungsprobleme, aber auch Isolierprobleme durch den Wärmeeintrag in das kalte Unterdruckreservoir über die aus einer Umgebung mit Zimmertemperatur und Normaldruck eingeführten Zuleitungen auf, die zwangsläufig zu stark reduzierten Heliumstandzeiten führen.A major disadvantage of this arrangement is that the supercooled helium in the inner tank is under negative pressure and therefore the electrical leads, in particular for the charging of the superconducting magnet coil must be passed through the cold vacuum system. In particular, sealing problems, but also insulation problems due to the heat input into the cold vacuum reservoir via the feed lines introduced from an environment with room temperature and atmospheric pressure, inevitably lead to greatly reduced helium service lives.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass keinerlei Maßnahmen vorgesehen sind, die den hohen, für den Betrieb dieser Apparaturen erforderlichen Heliumverbrauch senken könnten, so dass einerseits enorme Betriebskosten entstehen, andererseits nur relativ kurze Standzeiten zwischen den Intervallen zum Nachfüllen flüssigen Heliums erreicht werden, wenn die bekannten Apparaturen nicht ohnehin im Betrieb permanent mit frischem Helium befüllt werden müssen.Another disadvantage is that no measures are provided which require the high, for the operation of these apparatuses Helium consumption could be reduced, so that on the one hand enormous operating costs incurred, on the other hand only relatively short service life between the intervals for refilling liquid helium can be achieved if the known equipment does not have to be permanently filled with fresh helium anyway in operation.

DE 40 39 365 C2 schlägt nun ein System vor, bei dem zwei Temperaturbereiche in einer ersten und einer weiteren Kammer vorgesehen sind, wobei in der ersten Kammer flüssiges Helium, das aus der weiteren Kammer mit Normaldruck und einer Temperatur von T = 4,2 K einströmt, durch Abpumpen über eine Drossel in einem Nichtgleichgewichtszustand abgekühlt wird. DE 40 39 365 C2 proposes a system in which two temperature ranges are provided in a first and a further chamber, wherein in the first chamber liquid helium, which flows from the other chamber at atmospheric pressure and a temperature of T = 4.2 K, by pumping over a throttle is cooled in a nonequilibrium state.

Dabei ist aber das Druckniveau in der ersten Kammer dem Druckniveau in der weiteren Kammer angeglichen. Da in der ersten Kammer mit dem unterkühlten flüssigen Helium im wesentlichen Atmosphärendruck herrscht, tritt das Problem einer Unterdruckdurchführung für die elektrischen Zuleitungen zur supraleitenden Magnetspule nicht auf.However, the pressure level in the first chamber is equalized to the pressure level in the other chamber. Since in the first chamber with the supercooled liquid helium prevails substantially atmospheric pressure, the problem of a vacuum feedthrough for the electrical leads to the superconducting solenoid does not occur.

Durch die vertikale Anordnung der ersten Kammer unter der weiteren Kammer wirkt die Gravitation einer Rückströmung des dichteren und daher schwereren unterkühlten Heliums aus dem unteren kalten Reservoir in das obere wärmere Reservoir entgegen. Auf diese Weise sind definierte Strömungsverhältnisse gewährleistet und es findet keine unerwünschte Durchmischung von kaltem mit warmem Helium im oberen Reservoir statt.Due to the vertical arrangement of the first chamber under the other chamber, the gravitation counteracts a backflow of denser and therefore heavier undercooled helium from the lower cold reservoir into the upper warmer reservoir. In this way, defined flow conditions are ensured and there is no undesirable mixing of cold with warm helium in the upper reservoir instead.

Eine wärmeisolierende Barriere verhindert nicht nur eine Konvektion zwischen den beiden Kammern, sondern auch weitgehend eine Wärmeübertragung von der einen in die andere Kammer über Wärmeleitung.A heat-insulating barrier not only prevents convection between the two chambers, but also largely heat transfer from one chamber to the other via heat conduction.

Die Barriere besteht aus zwei durch ein Vakuum getrennte Platten aus einem schlecht wärmeleitenden Material wie z. B. Edelstahl oder Kunststoff. Durch die Vakuumisolation wird ein Wärmeaustausch zwischen oberem und unterem Reservoir verhindert.The barrier consists of two separated by a vacuum plates made of a poor thermal conductivity material such. As stainless steel or plastic. The vacuum insulation prevents heat exchange between the upper and lower reservoirs.

Um eine ungewünschte Abkühlung des Heliums in der weiteren Kammer zu vermeiden, wird meist zusätzlich zur Wärmeisolation ein elektrisches Heizelement in der weiteren Kammer angeordnet.In order to avoid unwanted cooling of the helium in the other chamber, an electric heating element is usually arranged in addition to the heat insulation in the other chamber.

Das Vakuum ist Teil des einheitlichen Vakuumteils des Kryostaten sein, so dass die Barriere nicht gesondert evakuiert werden muss. Die Maßnahmen bewirken im Gegensatz zu durchgehenden Tanksystemen eine drastische Reduktion der von außen eindringenden Wärme und sind die Vorrausetzung für einen Kryostat mit niedrigen Betriebsverlusten (”low loss”).The vacuum is part of the unitary vacuum part of the cryostat, so the barrier does not have to be evacuated separately. In contrast to continuous tank systems, the measures bring about a drastic reduction of the heat entering from outside and are the prerequisite for a cryostat with low operating losses ("low loss").

In dem jeweils innen durch den oder die Türme geführten Rohr werden die elektrischen Zuleitungen zum Magnetsystem sowie die Zuleitungen für flüssiges Helium durchgeführt. Durch diese Hohlrohrkonstruktion entsteht ein dualer Kryostat, der sowohl bei 4,2 K unter Normaldruck als auch im Unterdruckbetrieb im Bereich von z. B. 1,8 K bis 2,3 K eingesetzt werden kann.The electrical leads to the magnet system as well as the supply lines for liquid helium are carried out in the pipe which is in each case guided through the tower or towers. Through this hollow tube construction creates a dual cryostat, both at 4.2 K under atmospheric pressure and in the vacuum operation in the range of z. B. 1.8 K to 2.3 K can be used.

In beiden Betriebsarten besitzt der Kryostat Low-Loss-Eigenschaften, da unabhängig vom jeweiligen Anteil des abgepumpten bzw. abdampfenden Heliumstromes die gesamte, in beiden Gasströmen zusammen vorhandene Enthalpie an das Schildsystem des Kryostaten weitgehend abgegeben wird.In both modes of operation of the cryostat has low-loss properties, since regardless of the respective proportion of the pumped or evaporating helium stream, the total, in both gas streams together existing enthalpy is largely released to the shield system of the cryostat.

Da der Kryostat zwei Kammern mit Helium auf zwei verschiedenen Temperaturniveaus enthält, gibt es zwei Abgasströme auf unterschiedlichem Druckniveau. Ein Abgasstrom entsteht durch das aus der weiteren Kammer bei Atmosphärendruck abdampfende Helium, der zweite Abgasstrom wird durch das über den Refrigerator bei einem Druck von ca. 40 mbar abgepumpte Helium gebildet.Since the cryostat contains two chambers of helium at two different temperature levels, there are two exhaust streams at different pressure levels. An exhaust gas flow is formed by the helium evaporating from the further chamber at atmospheric pressure, the second exhaust gas flow is formed by the helium pumped off via the refrigerator at a pressure of about 40 mbar.

Je nach Betriebszustand des Kryostaten, sind die beiden Abgasströme verschieden stark, wobei der Abgasstrom aus der weiteren Kammer unter Umständen völlig zum Erliegen kommen kann. Für einen Low-loss Kryostaten ist es wesentlich, dass die im Abgas enthaltene Enthalpie möglichst vollständig ausgenutzt wird. Dazu ist es notwendig, die beiden Abgasströme unabhängig von ihrer Stärke, gleichmäßig auf die verschiedenen Türme und die daran angekoppelten Schilde zu verteilen.Depending on the operating state of the cryostat, the two exhaust gas streams are different in strength, wherein the exhaust gas flow from the other chamber may possibly come to a complete standstill. For a low-loss cryostat, it is essential that the enthalpy contained in the exhaust gas is utilized as completely as possible. For this purpose, it is necessary to distribute the two exhaust gas streams, regardless of their strength, evenly on the various towers and the associated shields.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, den Heliumverbrauch und somit auch die Betriebskosten noch weiter zu senken, wobei der Druck in der ersten Kammer möglichst konstant bleiben soll.In contrast, the object of the present invention is to further reduce helium consumption and thus also the operating costs, wherein the pressure in the first chamber should remain as constant as possible.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved with the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments thereof are specified in the further claims.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ausgang der Pumpe und/oder ein Ausgang für abdampfendes Helium des oder mindestens eines der Kryostaten über eine Kältemittelleitung strömungstechnisch mit der weiteren Kammer verbunden ist, und dass die Kältemittelleitung eine Abzweigvorrichtung aufweist, die einen Teilstrom des in der Kältemittelleitung befindlichen Heliums in die weitere Kammer zurückleitet.This object is achieved in that the output of the pump and / or an outlet for evaporating helium of or at least one of the cryostat via a refrigerant line is fluidly connected to the other chamber, and that the refrigerant line has a branch device, which returns a partial flow of the helium located in the refrigerant line in the further chamber.

Statt wie bisher das gesamte abgepumpte Helium in die Atmosphäre zu entlassen, wird bei der erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung ein Teil des Heliums in die erste Kammer geleitet. Das Helium wird dabei in der innerhalb des Kryostaten zunehmend kälter werdenden Kältemittelleitung rückverflüssigt. Die Wärmeenergie des Heliums wird dabei der weiteren Kammer zugeführt, wodurch ein Heizelement überflüssig wird.Instead of releasing the entire pumped helium into the atmosphere as before, some of the helium is conducted into the first chamber in the cryostat arrangement according to the invention. The helium is thereby reliquefied into the refrigerant line, which is becoming increasingly colder within the cryostat. The heat energy of helium is supplied to the other chamber, whereby a heating element is unnecessary.

Das Helium für die Rückverflüssigung kann dabei aus demselben Kryostaten stammen, in den der Teilstrom zurückgeführt werden soll. Dies wäre etwa bei nur einem vorhandenen Kryostaten der Fall. Bei einer Anordnung von mehreren Kryostaten ist es aber auch denkbar, dass das abgedampfte oder abgepumpte Helium eines oder mehrerer weiterer Kryostaten in einen der Kryostaten zur Rückverflüssigung eingeleitet wird.The helium for the re-liquefaction can come from the same cryostat, in which the partial flow is to be returned. This would be the case with only one existing cryostat. In an arrangement of a plurality of cryostat but it is also conceivable that the evaporated or pumped helium of one or more other cryostat is introduced into one of the cryostats for re-liquefaction.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckregeleinrichtung vorgesehen ist, die den Druck in der weiteren Kammer konstant hält. Dies könnte etwa durch ein aktiv oder passiv geregeltes Ventil an der Kühlmittelleitung verwirklicht werden. Ein konstanter Druck ist für eine gleichmäßige Temperaturverteilung unerlässlich und besonders wichtig bei hochsensiblen NMR-Messungen.A particularly preferred embodiment is characterized in that a pressure regulating device is provided which keeps the pressure in the other chamber constant. This could be achieved by an active or passive regulated valve on the coolant line. Constant pressure is essential for a uniform temperature distribution and is especially important for highly sensitive NMR measurements.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist in der weiteren Kammer eine Heizvorrichtung vorgesehen. Obwohl die nötige Wärmezufuhr in der weiteren Kammer allein durch das dem Kryostaten zugeführte Helium erfolgen kann, sind Ausführungen denkbar, bei denen die Druckregelung über die Abdampfrate des Heliums aus der weiteren Kammer erfolgt.In a further embodiment, a heating device is provided in the further chamber. Although the necessary heat supply in the other chamber can be done solely by the helium supplied to the cryostat, embodiments are conceivable in which the pressure is controlled by the evaporation rate of the helium from the other chamber.

Vorteilhaft ist es, wenn bei den oben genannten Ausführungsformen die Druckregeleinrichtung den Druck in der weiteren Kammer auf einen einstellbaren Soll-Druck einstellt, der größer oder gleich dem Umgebungsdruck der Kryostatenanordnung ist.It is advantageous if, in the abovementioned embodiments, the pressure regulating device adjusts the pressure in the further chamber to an adjustable desired pressure which is greater than or equal to the ambient pressure of the cryostat arrangement.

Alternativ stellt die Druckregeleinrichtung den Druck in der weiteren Kammer auf einen vorgegebenen Überdruck oberhalb des Atmosphärendrucks ein.Alternatively, the pressure regulating device adjusts the pressure in the further chamber to a predetermined overpressure above the atmospheric pressure.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlmittelleitung mindestens ein Überdruckventil und/oder mindestens eine Berstscheibe auf. Im Falle eines unerwarteten starken Druckanstiegs wird dadurch eine kontrollierte Druckverminderung gewährleistet.In a further embodiment, the coolant line has at least one pressure relief valve and / or at least one rupture disk. In the case of an unexpected sharp rise in pressure, this ensures a controlled reduction in pressure.

Ebenfalls vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kühlmittelleitung einen Pufferbehälter zur Bereitstellung eines zusätzlichen Volumens für das strömende Helium enthält. Auf diese Weise steht ein Reservevolumen zur Verfügung, wenn mehr Helium dem Kryostaten zugeführt werden muss. Zusätzlich stellt das Puffervolumen eine weitere Maßnahme zur konstant Haltung des Drucks dar.Also advantageous is an embodiment, which is characterized in that the coolant line contains a buffer tank for providing an additional volume for the flowing helium. In this way, a reserve volume is available when more helium must be supplied to the cryostat. In addition, the buffer volume represents another measure for keeping the pressure constant.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Kühlmittelleitung mindestens eine Filtereinrichtung zur Abscheidung von Verunreinigungen im Helium aufweist. Verunreinigungen, die in die erste Kammer gelangen, können einen bedeutenden Wärmeeintrag darstellen. Zudem können sich Feststoffe oder gefrorene Stoffe absetzen und Leitungen und Ventile verengen oder gar verstopfen. Daher muss das verwendete Helium hochrein sein.Particularly preferred is an embodiment in which the coolant line has at least one filter device for the separation of impurities in helium. Impurities entering the first chamber can be a significant heat input. In addition, solids or frozen substances can settle and constrict lines and valves or even clogged. Therefore, the helium used must be highly pure.

Zu bevorzugen ist es, wenn der in die weitere Kammer zurückgeleitete Teilstrom zwischen 20% und 80%, vorzugsweise zwischen 25% und 60% des über die Pumpe geförderten Gesamtstroms an Helium umfasst.It is preferable if the partial flow led back into the further chamber comprises between 20% and 80%, preferably between 25% and 60%, of the total flow of helium conveyed via the pump.

Bei einer weiteren denkbaren Ausführungsform wird Helium aus mindestens einem weiteren, räumlich getrennten Kryostaten in die Kühlmittelleitung eingeleitet. Diese Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn in einer Betriebsstätte, wie etwa einer Forschungseinrichtung, mehrere Kryostaten aufgestellt sind. Dann lässt sich etwa das abdampfende Helium aus dem einen Kryostaten in einen anderen Kryostaten leiten und auf die beschriebene Weise abkühlen.In another conceivable embodiment, helium is introduced from at least one further, spatially separated cryostat into the coolant line. This embodiment is particularly advantageous when a plurality of cryostats are set up in a plant, such as a research facility. Then, for example, the evaporating helium can be passed from one cryostat into another cryostat and cooled in the manner described.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer eine supraleitende Magnetspule angeordnet ist.A preferred embodiment is characterized in that a superconducting magnet coil is arranged in the first chamber.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Kryostatenanordnung Teil einer NMR-, MRI- oder FTMS-Apparatur ist.A development of this embodiment provides that the cryostat arrangement is part of an NMR, MRI or FTMS apparatus.

Bei einer weiteren Weiterbildung der Ausführungsform umfasst die Apparatur ein höchstauflösendes Hochfeld-NMR-Spektrometer mit einer Protonen-Resonanzfrequenz ≥ 800 MHz.In a further development of the embodiment, the apparatus comprises a high-resolution high-field NMR spectrometer with a proton resonance frequency ≥ 800 MHz.

Die erste Kammer und die weitere Kammer können sowohl über- als auch nebeneinander angeordnet sein.The first chamber and the further chamber can be arranged both above and next to each other.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used individually or in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:

1 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung mit einem Kryostaten mit unterkühltem Helium; 1 Embodiment of a cryostat arrangement according to the invention with a cryostat with supercooled helium;

2 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung mit einem Kryostaten mit unterkühltem Helium und einem weiteren Kryostaten mit Helium, die über eine Kühlmittelleitung miteinander verbunden sind; 2 Embodiment of a cryostat assembly according to the invention with a cryostat with subcooled helium and another helium cryostat, which are interconnected via a coolant line;

3 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung mit einem Kryostaten mit unterkühltem Helium und einem weiteren Kryostaten mit Helium, die über eine Kühlmittelleitung, welche zu einem Verflüssigen führt, miteinander verbunden sind; three Embodiment of a cryostat arrangement according to the invention with a cryostat with subcooled helium and another helium cryostat, which are connected to each other via a coolant line, which leads to a liquefaction;

4 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung mit mehreren Kryostaten mit unterkühltem Helium und mehreren weiteren Kryostaten mit Helium, die über eine Kühlmittelleitung miteinander verbunden sind; 4 Embodiment of a cryostat arrangement according to the invention with a plurality of cryostat with subcooled helium and a plurality of other cryostats with helium, which are interconnected via a coolant line;

5 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung mit zwei Kryostaten mit unterkühltem Helium, die über eine gemeinsame Abpumpleitung verfügen, und einem weiteren Kryostaten mit Helium, wobei ein Kryostat mit unterkühltem Helium und der Kryostat mit Helium über eine Kühlmittelleitung miteinander verbunden sind. 5 Embodiment of a cryostat arrangement according to the invention with two cryostat with subcooled helium, which have a common pumping line, and another cryostat with helium, wherein a cryostat with subcooled helium and the cryostat with helium are connected to each other via a coolant line.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung 10 mit einem Kryostaten 11 mit unterkühltem Helium. Der Kryostat 11 besteht aus einer ersten Kammer 1 mit unterkühltem Helium (Temperatur < 4 K) und einer weiteren Kammer 2 mit flüssigem Helium (Temperatur ca. 4,2 K), die durch eine wärmeisolierende Barriere 4 voneinander getrennt sind. In der ersten Kammer 1 ist ein Joule-Thomson-Ventil 3 angeordnet, durch das Helium aus der weiteren Kammer 2 in die Abpumpleitung 13 expandieren kann und dabei die erste Kammer 1 unterkühlt. Das Helium wird aus der Abpumpleitung 13 durch eine Pumpe 14 abgepumpt und einer Kältemittelleitung 15 zugeführt. Diese umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Pufferbehälter 18, um dem Helium ein zusätzliches Volumen zur Verfügung zu stellen, welches als Druck- und/oder Rückflussreserve dienen kann. Ein Überdruckventil 6 mit Berstscheibe 7 verhindert einen zu hohen Druck in der Kältemittelleitung 15, falls die Druckregelvorrichtung 17 der Abzweigvorrichtung 16 ausfällt oder auf Grund anderer Umstände den Druck nicht konstant halten kann. Um Verunreinigungen durch die Pumpe 14 zu beseitigen ist in der Kältemittelleitung 15 auch ein Filter 5 angeordnet. 1 shows an embodiment of a cryostat arrangement according to the invention 10 with a cryostat 11 with supercooled helium. The cryostat 11 consists of a first chamber 1 with supercooled helium (temperature <4 K) and another chamber 2 with liquid helium (temperature approx. 4,2 K), which by a heat-insulating barrier 4 are separated from each other. In the first chamber 1 is a Joule-Thomson valve three arranged by the helium from the other chamber 2 in the pumping line 13 can expand while keeping the first chamber 1 supercooled. The helium gets out of the pumping line 13 through a pump 14 pumped off and a refrigerant line 15 fed. This comprises in the illustrated embodiment, a buffer tank 18 In order to provide the helium with an additional volume, which can serve as a pressure and / or reflux reserve. A pressure relief valve 6 with rupture disk 7 prevents excessive pressure in the refrigerant line 15 if the pressure control device 17 the branch device 16 fails or due to other circumstances can not keep the pressure constant. To impurities through the pump 14 to eliminate is in the refrigerant line 15 also a filter 5 arranged.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung 20 dargestellt. Hierbei dampft das Helium eines weiteren Kryostaten 22, der mit flüssigem Helium (4,2 K) arbeitet in eine als Sammelleitung ausgeführte Kältemittelleitung 25 ab, an der auch ein Pufferbehälter 28 und eine Abzweigvorrichtung 26 mit Druckregelvorrichtung 27 angeschlossen sind. Das aus dem weiteren Kryostaten 22 abgedampfte Helium kann nun teilweise dem ersten Kryostaten 21 mit unterkühltem Helium zugeführt werden, wobei die Unterkühlung wie in 1 dargestellt über die Expansion Helium im Joule-Thomson-Ventil 3 erfolgt. Auch bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das in die Abpumpleitung 23 expandierte Helium durch eine Pumpe 24 abgepumpt, hier jedoch nicht der Kältemittelleitung 25 zugeführt, sondern an die Atmosphäre abgegeben. Der Heliumverbrauch der gesamten Kryostatenanordnung 20 sinkt dadurch von etwa 230 ml/h ohne Rückführung von Helium auf etwa 170 ml/h.In 2 is another embodiment of a cryostat arrangement according to the invention 20 shown. Here, the helium of another cryostat steams 22 , which works with liquid helium (4.2 K) in a designed as a manifold refrigerant line 25 from, on the also a buffer tank 28 and a branch device 26 with pressure regulator 27 are connected. That from the further cryostat 22 evaporated helium can now partially the first cryostat 21 be supplied with supercooled helium, wherein the supercooling as in 1 represented by the expansion of helium in the Joule-Thomson valve three he follows. Also at the in 2 illustrated embodiment, the in the pumping line 23 expanded helium through a pump 24 Pumped out, but not the refrigerant line 25 supplied but released to the atmosphere. The helium consumption of the entire cryostat assembly 20 As a result, it drops from about 230 ml / h without recycling helium to about 170 ml / h.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung 30. Hierbei dampft das Helium eines weiteren Kryostaten 32, der mit flüssigem Helium (4,2 K) arbeitet in eine als Sammelleitung ausgeführte Kältemittelleitung 35 ab, die zu einem externen Verflüssiger 39 führt (nicht explizit dargestellt). An der Kältemittelleitung 35 sind auch ein Pufferbehälter 38 und eine Abzweigvorrichtung 36 mit Druckregelvorrichtung 37 angeschlossen sind: Das aus dem weiteren Kryostaten 32 abgedampfte Helium kann nun teilweise dem ersten Kryostaten 31 mit unterkühltem Helium zugeführt werden. Der dem ersten Kryostaten 31 zugeführte Teilstrom muss nun nicht mehr von Verflüssiger 39 verflüssigt werden, wodurch dieser entlastet wird bzw. der daher auf eine geringere Kapazität ausgelegt werden kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird das in die Abpumpleitung 33 expandierte Helium durch eine Pumpe 34 abgepumpt und an die Atmosphäre abgegeben. three shows a further embodiment of a cryostat arrangement according to the invention 30 , Here, the helium of another cryostat steams 32 , which works with liquid helium (4.2 K) in a designed as a manifold refrigerant line 35 from that to an external condenser 39 leads (not explicitly shown). At the refrigerant line 35 are also a buffer tank 38 and a branch device 36 with pressure regulator 37 are connected: That from the further cryostat 32 evaporated helium can now partially the first cryostat 31 be supplied with supercooled helium. The first cryostat 31 supplied partial flow must now no longer from condenser 39 be liquefied, whereby this is relieved or can therefore be designed for a lower capacity. Also in this embodiment, the in the pumping line 33 expanded helium through a pump 34 pumped off and released to the atmosphere.

In 4 ist nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung 40 dargestellt, bei dem mehrere weitere Kryostaten 42 an einer als Sammelleitung ausgeführten Kältemittelleitung 45 angeschlossen sind. Eine Abzweigvorrichtung 46 mit Druckregelvorrichtung 47 regelt den Druck in der Kältemittelleitung 45 und entlässt überschüssiges Helium an die Atmosphäre. Ein Teil des durch die Kryostaten 42 abgedampften Heliums wird nun dem ersten Kryostaten 41 zugeführt und in diesem verflüssigt. Wiederum wird das in die Abpumpleitung 43 expandierte Helium des ersten Kryostaten 41 über eine Pumpe 44 an die Atmosphäre abgegeben. Der Gesamtverbrauch einer solchen Anordnung würde so von ca. 460 ml/h ohne Rückführung auf minimal ca. 340 ml/h sinken.In 4 is now an embodiment of a cryostat arrangement according to the invention 40 shown in which several more cryostats 42 on a refrigerant line designed as a manifold 45 are connected. A branch device 46 with pressure regulator 47 regulates the pressure in the refrigerant line 45 and releases excess helium to the atmosphere. Part of the through the cryostat 42 evaporated helium is now the first cryostat 41 supplied and liquefied in this. Again, this is in the pumping line 43 expanded helium of the first cryostat 41 via a pump 44 delivered to the atmosphere. The total consumption of such an arrangement would thus fall from about 460 ml / h without recycling to a minimum of about 340 ml / h.

5 letztendlich zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kryostatenanordnung 50, bei dem ein weiterer Kryostat 52 über eine Kältemittelleitung 55 mit einem ersten Kryostaten 51 verbunden ist. Eine Abzweigvorrichtung 56 mit Druckregelvorrichtung 57 regelt die Menge des dem ersten Kryostaten 51 zugeführten Heliums. Der erste Kryostat 51 teilt sich die Abpumpleitung 53 mit einem weiteren Kryostaten 51', der ebenfalls mit unterkühltem Helium arbeitet. Eine Pumpe 54 pumpt das Helium der beiden Kryostaten 51, 51' aus der Abpumpleitung 53 an die Atmosphäre. 5 Finally, an embodiment of a cryostat arrangement according to the invention 50 in which another cryostat 52 via a refrigerant line 55 with a first cryostat 51 connected is. A branch device 56 with pressure regulator 57 regulates the amount of the first cryostat 51 supplied helium. The first cryostat 51 shares the pumping line 53 with another cryostat 51 ' who also works with subcooled helium. A pump 54 pumps the helium of the two cryostat 51 . 51 ' from the pumping line 53 to the atmosphere.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Erste Kammer (2 K He)First Chamber (2 K He)
22
Weitere Kammer (4,2 K He)Further chamber (4.2 K he)
33
Joule-Thomson-VentilJoule-Thomson valve
44
Wärmeisolierende BarriereHeat insulating barrier
55
Filterfilter
66
ÜberdruckventilPressure relief valve
77
Berstscheiberupture disc
1010
Kryostatenanordnungcryostat
1111
Kryostat (2 K Helium)Cryostat (2K helium)
1313
Abpumpleitungevacuation line
1414
Pumpepump
1515
KältemittelleitungRefrigerant line
1616
Abzweigvorrichtungbranching device
1717
DruckregelvorrichtungPressure control device
1818
Pufferbehälterbuffer tank
2020
Kryostatenanordnungcryostat
2121
Erster Kryostat (2 K Helium)First cryostat (2 K helium)
2222
Weiterer KryostatAnother cryostat
2323
Abpumpleitungevacuation line
2424
Pumpepump
2525
KältemittelleitungRefrigerant line
2626
Abzweigvorrichtungbranching device
2727
DruckregelvorrichtungPressure control device
2828
Pufferbehälterbuffer tank
3030
Kryostatenanordnungcryostat
3131
Kryostat (2 K Helium)Cryostat (2K helium)
3232
Kryostat (4,2 K Helium)Cryostat (4.2 K helium)
3333
Abpumpleitungevacuation line
3434
Pumpepump
3535
KältemittelleitungRefrigerant line
3636
Abzweigvorrichtungbranching device
3737
DruckregelvorrichtungPressure control device
3838
Pufferbehälterbuffer tank
3939
Verflüssigercondenser
4040
Kryostatenanordnungcryostat
4141
Erster Kryostat (2 K Helium)First cryostat (2 K helium)
4242
Weiterer KryostatAnother cryostat
4343
Abpumpleitungevacuation line
4444
Pumpepump
4545
KältemittelleitungRefrigerant line
4646
Abzweigvorrichtungbranching device
4747
DruckregelvorrichtungPressure control device
5050
Kryostatenanordnungcryostat
5151
Erster Kryostat (2 K Helium)First cryostat (2 K helium)
51'51 '
Weiterer Kryostat (2 k Helium)Another cryostat (2 k helium)
5252
Weiterer KryostatAnother cryostat
5353
Abpumpleitungevacuation line
5454
Pumpepump
5555
KältemittelleitungRefrigerant line
5656
Abzweigvorrichtungbranching device
5757
DruckregelvorrichtungPressure control device

Claims (13)

Kryostatenanordnung (10; 20; 30; 40; 50), mit mindestens einem Kryostaten (11; 21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 51', 52), welcher mindestens eine erste Kammer (1), die mit unterkühltem flüssigen Helium mit einer Temperatur von weniger als 4 K gefüllt ist, sowie mindestens eine oberhalb der ersten Kammer (1) angeordnete, weitere Kammer (2) aufweist, die auf Atmosphärendruck befindliches flüssiges Helium mit einer Temperatur von 4,2 K enthält, wobei das Druckniveau in der ersten Kammer dem Druckniveau in der weiteren Kammer angeglichen ist, wobei in der ersten Kammer (1) ein Joule-Thomson-Ventil (3) angeordnet ist, wobei die erste (1) von der weiteren Kammer (2) durch eine wärmeisolierende Barriere getrennt ist, wobei Helium aus der ersten (1) oder der weiteren Kammer (2) über das Joule-Thomson-Ventil (3) in eine Abpumpleitung (13; 23; 33; 43; 53) expandiert, die mit dem Helium der ersten Kammer (1) in thermischem Kontakt steht und dieses unterkühlt, und wobei die Abpumpleitung (13; 23; 33; 43; 53) in ihrem weiteren Verlauf direkt oder indirekt in thermischem Kontakt mit der weiteren Kammer (2) steht und anschließend mit dem Eingang einer Pumpe (14; 24; 34; 44; 54) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Pumpe (14; 24; 34; 44; 54) und/oder ein Ausgang für abdampfendes Helium des oder mindestens eines der Kryostaten (11; 21, 22; 32; 42; 52) über eine Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) strömungstechnisch mit der weiteren Kammer (2) verbunden ist, und dass die Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) eine Abzweigvorrichtung (16; 26; 36; 46; 56) aufweist, die einen Teilstrom des in der Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) befindlichen Heliums in die weitere Kammer (2) leitet.Cryostat arrangement ( 10 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ), with at least one cryostat ( 11 ; 21 . 22 ; 31 . 32 ; 41 . 42 ; 51 . 51 ' . 52 ), which has at least one first chamber ( 1 ) filled with supercooled liquid helium at a temperature of less than 4 K and at least one above the first chamber ( 1 ), further chamber ( 2 ) containing atmospheric-pressure liquid helium at a temperature of 4.2 K, the pressure level in the first chamber being equalized to the pressure level in the further chamber, wherein in the first chamber ( 1 ) a Joule-Thomson valve ( three ), the first ( 1 ) from the other chamber ( 2 ) is separated by a heat-insulating barrier, with helium from the first ( 1 ) or the other chamber ( 2 ) via the Joule-Thomson valve ( three ) in a pumping line ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ) expanded with the helium of the first chamber ( 1 ) is in thermal contact and this is undercooled, and wherein the pumping line ( 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ) in its further course directly or indirectly in thermal contact with the further chamber ( 2 ) and then to the input of a pump ( 14 ; 24 ; 34 ; 44 ; 54 ), characterized in that the output of the pump ( 14 ; 24 ; 34 ; 44 ; 54 ) and / or an outlet for evaporating helium of the or at least one of the cryostats ( 11 ; 21 . 22 ; 32 ; 42 ; 52 ) via a refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) fluidically with the further chamber ( 2 ) and that the refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) a branching device ( 16 ; 26 ; 36 ; 46 ; 56 ) having a partial flow of the in the refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) helium in the further chamber ( 2 ). Kryostatenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckregeleinrichtung (17; 27; 37; 47; 57) vorgesehen ist, die den Druck in der weiteren Kammer (2) konstant halt. Cryostat arrangement according to claim 1, characterized in that a pressure regulating device ( 17 ; 27 ; 37 ; 47 ; 57 ) is provided, the pressure in the other chamber ( 2 ) constant. Kryostatenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der weiteren Kammer (2) eine Heizvorrichtung vorgesehen ist.Cryostat arrangement according to claim 2, characterized in that in the further chamber ( 2 ) is provided a heater. Kryostatenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (17; 27; 37; 47; 57) den Druck in der weiteren Kammer (2) auf einen einstellbaren Soll-Druck einstellt, der größer oder gleich dem Umgebungsdruck der Kryostatenanordnung (10; 20; 30; 40; 50) ist.Cryostat arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure regulating device ( 17 ; 27 ; 37 ; 47 ; 57 ) the pressure in the further chamber ( 2 ) to an adjustable setpoint pressure that is greater than or equal to the ambient pressure of the cryostat arrangement ( 10 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ). Kryostatenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung (17; 27; 37; 47; 57) den Druck in der weiteren Kammer (2) auf einen vorgegebenen Überdruck oberhalb des Atmosphärendrucks einstellt.Cryostat arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the pressure regulating device ( 17 ; 27 ; 37 ; 47 ; 57 ) the pressure in the further chamber ( 2 ) to a predetermined pressure above the atmospheric pressure. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) mindestens ein Überdruckventil (6) und/oder mindestens eine Berstscheibe (7) aufweist.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) at least one pressure relief valve ( 6 ) and / or at least one rupture disc ( 7 ) having. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) einen Pufferbehälter (18; 28; 38) zur Bereitstellung eines zusätzlichen Volumens für das in der Kältemittelleitung befindliche Helium enthält.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) a buffer container ( 18 ; 28 ; 38 ) to provide an additional volume for the helium contained in the refrigerant line. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) mindestens eine Filtereinrichtung (5) zur Abscheidung von Verunreinigungen im strömenden Helium aufweist.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) at least one filter device ( 5 ) for the separation of impurities in the flowing helium. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in die weitere Kammer (2) zurückgeleitete Teilstrom zwischen 20% und 80%, vorzugsweise zwischen 25% und 60% des über die Pumpe (14; 24; 34; 44; 54) geförderten Gesamtstroms an Helium umfasst.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the in the further chamber ( 2 ) diverted partial flow between 20% and 80%, preferably between 25% and 60% of the pump ( 14 ; 24 ; 34 ; 44 ; 54 ) comprises total helium flow delivered. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Helium aus mindestens einem weiteren, räumlich getrennten Kryostaten (22; 32; 42; 52) in die Kühlmittelleitung (15; 25; 35; 45; 55) eingeleitet wird.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that helium from at least one further, spatially separated cryostat ( 22 ; 32 ; 42 ; 52 ) in the coolant line ( 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ) is initiated. Kryostatenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer (1) eine supraleitende Magnetspule angeordnet ist.Cryostat arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the first chamber ( 1 ) A superconducting magnetic coil is arranged. Kryostatenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryostatenanordnung (10; 20; 30; 40; 50) Teil einer NMR-, MRI- oder FTMS-Apparatur ist.Cryostat arrangement according to claim 11, characterized in that the cryostat arrangement ( 10 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ) Is part of an NMR, MRI or FTMS apparatus. Kryostatenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparatur ein höchstauflösendes Hochfeld-NMR-Spektrometer mit einer Protonen-Resonanzfrequenz ≥ 800 MHz umfasst.Cryostat arrangement according to claim 12, characterized in that the apparatus comprises a high-resolution high-field NMR spectrometer with a proton resonance frequency ≥ 800 MHz.
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