DE1751051A1 - Kryostat mit einer Vakuumkammer mit eingesetztem Strahlungsdetektor - Google Patents

Description

w**i*f;n, 2 5. MRZ. 1968

Kryostat mit einer Vakuumkammer mi^jj ei nässet z tem

Strahlungsdetektor.

Zur Registrierung'von elektromagnetischer ode/ KorpuakulnrFtrahlunp von infraroten bis zu Gnmma-Strahlen werden Kriatalldetektoren verwendet. Bei Benutzung von Germanium-Detektoren, die ein besonders hohes Auflösungsvermögen - vor allem betreffend Gamma- -Strahlen - haben, ist eine starke Kühlung mit yiiiseiggae,
beispielnweifie mit flüssigem Stinkstoff, erforderlich, um das De· tek to r-R-machen auf vernnchlriaslgbare Werte herabpiudriicken. 2ur
KUhlunr worden die Detektoren meist auf eine Kaltflache gesetzt, deren Rünkselte wärmeffiäiJig mit dem Kältereservoir, also beispielsweise mit dem Inhalt eines. De war ge faß es,- in Verbindung steht. B»i genügen"! ntarker Kühlung ist das AuflöGunpav^rnögen von befepielä· v/eifve Ii thiurigedrif teten Germaniumdetektoreji, Ge~(Li)l3etektoren,

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lrn wesentlicher durch die nn-hi-'caahaLtete Elektronik und den Ein-·

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fluß dsr Kapazität des DotektorB r.uf die Elektronik begrenzt. Bei kleinerer Gufflraa-Strahlen-nnerpie konnten r?chon Auf! tfHujripavprinftgen von ca. 1 KeV erreicht wer'dsn, d.h. es konnten G'iami -Energien getrennt gemesften werden, die rArh um nur 1 KeV unterschieden.

Die dauernde Kühlung bereitet ied-och immer nonh technische Schwierigkeiten, vor allen deshalb, veil die Detektorkörper Bt-ndip -also auch außerhalb der Betriebszelten - nicht nur.gekühlt, sondern auch in Vakuumkaranern gesetzt aein müssen./ Ϊ3 wären beispielsweise KUhIeinrichturvren nit Dewargefäß - in folgenden nunh ''Kryostat" genannt - wünschenswert, die leicht nu3einandernehrabar bzw. znrammenaetzbar si#id, um die vern :hiedenen₍ Teile der Einrichtung austauschen und durch andere Formen oder neue Teile eroetzen zu können. Außerhalb der Betriebszeiten wird daher die Kühlkammer nlt dem Detektorkrintall zwecknäßiß in sogenannten Tiefklihlychränken ff.it Trockeneis gekühlt. 7/egen d63 knappen Rauroa in derartigen Kühl· schränken hat eich die Größe bieher verwendeter Detektorkaaaern jedoch ale sehr.störend erwiesen. Pester Bestandteil dea evakuierten Raumes der Detektorkammer war näralich sjtets auch der evakuierte Mantel der Kältetransportvorrichtung, also beispielsweise des Klihlßtabes, der bei Betrieb in das Flüssiggas des DewargefäGes hineinragt.

Die Erfindung bezieht pich auf einen Kryoatnten, bei den die Schwierigkeiten Überwunden sind'. Dar erfindungßgemaße Kryostat ist mit einer aus derc PlüRni^gaa-Kältereaervoir eines Dewargefäßea über eine Kältetrannportvorrichtung kühlbaren Vakuumkammer versehen, in der eine Kaltfläche zum Aufsetzen eines zu kühlenden ?trahlurigpdetektors vorgesehen ist. Dabei besteht die Erfindung darin, daß

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der Ery">3tat nach dem Baukastenpri nz^A v. *m .we.nont liehen aus Vakuumkammer, ■ Dewargofpi? und Kaitetranaportvorrlrhtur;«- lösbar ^rrar:ammen«- genetzt ist und daß die mit den elektrischen und ^vikuierunpsan- «lchliiaeen versehene Vakuumkammer eelb.art9.ndig evakuierbar ist und übnr den entsprechenden Stutzen des Dowargafefles und das au3 'letzterem herauaragende Ende der KältetTanGportvorrlchtung geotiilpt

Gera&ß weiterer Ärfinäung kann ala Kältetrsnaportvorrichtun^ ein in den hohlen Stutzen des DewargefHSes geführter Warmele itβtab, insbesondere aus Kupfer, vorgesehen nein, wobei dnn rine'inde dßs "iVörmeleitstabef In die Kiihlflüselgkel t und d^a andere Ende in eine der Vakuunknramer hineinr'i/?t und wobei le⁴zterefi Hnde den

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abep! reit der Riickreitc dor Kaltfl»he .Topbar verbunden,

e vor:; ■*>;■; raubt, 1st. Bei einem Krycctnten m\ ' oincin Dewargefäß, desoen Stutzen oberhalb des Pliissigkeitsspiegelß der KiJhIflüsaigkeit am Gefäß engebracht int, hat es sich dabei als günstig erwiesen-, wenn der hohle Stutzen des Dewar^efäßes außer zur Aufnahme den Wärmefeitstabes euch zur FUhnmg einen regelbaren, sur Kühlung des Leitstabea und der Kaltfläche dienenden A stromes aus dem Dewargefäß vorgesehen ist. Ist der 'Kryostat jedoch mit einem Dewargefäß versehen, dessen Stutzen unterhalb des KUhI-fliis8igkeitssplegol3 an Gefäß angebracht ipt,'eo 1st es zweckmäßig, den hohlen Stutzen des Dewargefäßes au2er zur Aufnahme des Wärmeleitstabes auch zur Führung eines regelbaren,'■ zur-Kühlung von Wärmeleite tab fund Kaltfläche dienenden Pliiesigkeitsstrones aus dem Dewargefäß vorzusehen. In beiden Fällen ist zur Regelung vorzugeweise ein Regulierventil vorgesehen, das an dem Ausgang des Gasfezw. FlUaaiggaeatromee aus dem Gefäß gesetet ist,

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weiterer Erfindung ist nls Kältetrane^ortvcrrichtuftf* ein mit ein#ro Ende durch άςη Stutzen des De-Aar^efäßei-; in die Kühlflüaeig- Ya^X und. mit. dem anderen Ende In eine Ausnehmung der Vakuumkammer hineinragendeε Rohr vorgesehen, rnittels^dsaaon die Kühlflüssigkeit unter Druck an die Rückseite der Kalt fläche .führbar 1st. VorfcuffB-weiae ist der Stutzen des DewargefSßee dabei im Übrigen »ittela einer Manschette dea durchgeführten Kühlmittel transportrohres durch eine beim Zusammenbau der Einrichtung geapnnnte Feder verechloesen,, Und ee let p»n der Vakuumkammer htm, aa Stutzen ein Ventil tu« AbfUhren der ftn der Xeltflttehe verdampften flUsei^keit VorgeteKtn, Auch bei diesem erfindungg^emäßen Auaftlhrunirebeleplal der'KKlte·*· tranaportvorrichtunf kann der Stutzen dea Dewargefäß«« zu* Aufsetzen der VfkuujKnmmer eowohl unterhiilb des FlUeeiggaeaplegele ale auch oberhnib dos I¹IUssig^asepiegela bsi Gefäß an^braoht «ein. Im erateren P^jlle ist et sehr günstig, wenn dns Rohr ein Steigrohr für die FUllflÜaaigkeit let, das bei - bie auf die obere Sttigrofcr-Öffnunir - verschlossene» De**i»g«fii3 nach den Prineip dee arte* · siechen Brunnens KUhlflUflflipckeit gegen die Rückseite der Kaltflfiehe fördert. Diene Anordnunfr ipt vorzugsweise ao ausgebildet, daß aa Dewargefäß - getrehnt vom Stutzen fUr die Vakuumkaniaer -* ein legu·* liervent.ll rum Regeln dee KühlflUseigkeitsstroeee duroh Regelung des Gasdruckes oberhalb der KUhIflilnsigkeit im ßefHÖ Torgeeehtn ist. Im anderen Fall bei einem Kryostaten mit einem DewargefHfl, depeen Stutzen unterhalb des Kilhlflüssigkeitespiegele an flefÄfl angebracht ist, ist es günstig, wenn der durch die Schwerkraft la d*8 Roar gedrückte Flüsaiggaaatrora mittele einee am Rohre.ingang Angebrachten Ventila regelbar iet_fuitd wenn eur Betätigung de· Tentil· «in |5tat> vorgesehen ist, der von oben in die KUhIflUeaigkeit eintaucht· JSa ist dabei sehr zweckmäßig, nenn dieser Stab gleichseitig alt feinrichtungen zur Kühlmittelstandaanseige vereehea iat«

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Die erfindungagemäße Vakuumkammer für den Detektorkristall ist ao*ausgebildet, daß ein und dieselbe Vakuumkammer ohne Änderung des DewargefMßes sowohl mit dem "ft'ärmelei tstab ala mich mittels des Kühlflüssigkeitstransportrohres kühlbar ist. Es ist sehr günstig, wenn die erfindungsgeinaße Vakuumkammer aus lösbar verbundenem Deckel und Topf besteht, wobei der Topf mit den elektrischen und Evakuierungsanschltfssen versehen ist und die Kali fläche für den Strahlungsdetektor enthält, wobei der Deckel für die zu registrierende Strahlung durchlässig sein aoll. Es iet bei der erfindungsgemäßen Vakuumkammer besonders günstig, daß zwischen _Ä Topf und Deckel als Bestandteil der Vakuumkammer ein Umlenkatüek bzw. Knie gesetzt werden kann, das einen entsprechend abgewinkelten Kälteleitstab eethält, der an einem Ende mit der Kaltfläche des Topfes verbunden ist und der am anderen Ende eine Kaltfläche zum Aufsetzen des Strahlungsdetektors besitzt. Die erfindungsgemä§e Anordnung ist also auch deehalb vorteilhaft, weil sie ohne Änderung der sonstigen Einzelteile sowohl mit als auch ohne das Knie "betrieben werden kann.

Die erflndungsgemiiße Einrichtung ist vorzüglioh zum Abkühlen ^

vakuumiaoliert angeordneter Strahlungsdetektoren, insbesondere lithiumgedrifteten Germaniumdioden, auf die Temperatur der flüssigen Luft oder des flüssigen StickBtoffß, also'ca. 10O⁰K, geeignet. Der Strahlungsdetoktor aoll dabei in einem relativ kleinen Bauteil (Vakuumkammer) eingebaut sein, dessen Vakuum selbständig regenerierbar ist. Die Vakiiumkanuner kann erfindungsgemäß beim Aufsetzen auf dae KUhlmittelreeervoir, also .z.B. ein Stiokstoff-Dewargefäß, erfindungsgemäß auf zwei verschiedene Weisen mit dem Kühlmittel in Kontakt gebracht werden. Bei der einen Anordnung kann an die VakuuBkammer vor dem Aufsetzen auf das Dewargefäß ein Wärmeleitatab

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angeschraubt werden, v/eicher in den Flüssiggasvorrat eintaucht. Außerdem i at es pUnstig, die Anordnung 30 zu konstruieren, daß das Kaltgas entlang des Leitstabee zur Kaltfläche der Kühlkammer geführt wird und rug einer Regulier3chraube (Hegulierventil) austreten kann.- Bei der anderen erfindungH^emäßen Anordnung sind zweckmäßig Mittel vorgesehen, mit denrrn beim Aufsetzen inr Vakuumkammer auf das Dewargefäß durch die Manschette den Steigrohren un<j eine Feder derDarapfraum dea Dewargefäßes verschlossen wird. Der entstehende Überdruck drückt dann im Steigrohr Flüssiggas hoch, welcher an der Kaltflache der Vakuumkammer verdampft. Bevor das dabei entstehende Gas aus der Einrichtung austritt, wird en zweckmäßig ao gefUhrt, daß ee noch im Gegenstrom die Verlustwärraeleitung der Vakuumkammer verringert. Ist die Masae von Vakuumkammer und Detektor auf die erforderliche Temperatur, beispielsweise 90 bis 10O⁰K abgekühlt, so wird weniger Kälteleistung benötigt. Dies kann durch öffnen eines weiteren Ventile, das außerhalb dar Detektoreinriehtung, am Dewargefäß angebracht sein kann, erreicht werden. Durch Einstellung dieses zusätzlichen Ventils kann der Druck im Dewargefäß und damit die Kühlung der Vakuumkammer kontinuierlich eingestellt werden. Bei dieser erfindungagemäßen Anordnung ist also die Abkühlge3chwind1gkeit und die Temperatur, z.B. zwischen -9o und -25O⁰C je nach Kühlmittel, regelbar.

Anhand der Schemata sehen Zeichnung von AusfUhrungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert} es zeigen»

Pig. 1 eine erfindun-^emaSe Anordnung mit Wärmeleitatab,

Fig.- 2 eine Vakuumkammer mit den elektrischen und Evakuierungsanschlussen,

Fig. 3 ein Dewargefäß mit dem Stutzen «um Aufsetzen der Vakuumkammer,

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Fig. 4 eine erfindungagemäße Anordnung mit einem Rohr «um .

KühlfflitteltrRnaport zur Detektorkiiltflache, Pig. 5 eine Vakuumkammer gemäß Pig.4« .

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Fifi. 6 eine Außenansicht einer vollständigen erfindungegenräßen Anordnung,

Tip;. 7 eine Au ßenan sieht- einer erfindungn^emaßen Anordnung mit abgewinkelter Vakuumkanmer,

Fig. 8 die abgewinkelte Vakuumkammer gemäQ Fig.7,

Pig. 9 die Außenaneicht einer erfindungagemäßen Anordnung, "bei der die Vakuumkammer unterhalb dea PlUßsigkeitaepiegele am Dewargefäß angebracht iat,

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Fig.10 ein Dewargefäß gemäß Fig.9 mit einen Stutzen «um Anbringen der Vakuumkammer,

.11 den Aufbau finer VakuunkMuser für eine Anordnung gea&6 9 und

12 die Aufltnansicht einer erfindungagemäflen Anordnung entsprechend Fig.9 ait abgewinkelter Vakuumkammer.

Im folgenden werden verschiedene Variationsmögliohkeiten der naoh — den Baukastenprinzip lueasuMngeeetsten erfindungsgesS-Stn Anordnung beschrieben. In Jeder Figur eind gleiche Tei'la ebenso bezeichnet wie in den übrigen Figuren.

In PifT.1 ist eine erfindungsgeraäße Anordnung sähe mat lach im Schnitt gezeichnet, bei der als KSltetranaportvorriehtung ein in den hohlen Stutzen 31 eines Dew&rgef&fies 30 geführter Wärtne leite tab 1 vorgesehen ist. Der Wäraeleitetab soll &ua einem gut wUmieleitenden, Material, inabesondere aua Kupfer, bestehen. Die Anordnung gemäfl Pig.1 ist ianoch nicht volletändig montierten Zustand geeelonnet.

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Beim Zusammenbau werden die Plansche 22 der Vakuumkammer und 32 den Dewargefößea 30 in Pfeilrichtung zusammengeschoben und miteinander beispielsweise verschraubt.

Die Vakuumkammer 20 und das Dewargefäß 30 3ind in den Pig.2 und 3 gesondert gezeichnet. Die Vakuunlcarimer 20 kp.nn im Prinzip als Gofriß nit evakuierter Hohlwand bezeichnet v/erdeh. Der Vakuumrrmm ist In Fig.2 durch Punktierung hervorgehoben. Die Vakuumkammer 20 besteht ' ia wesentlichen aua dem Deckel 21 und dem Topf 23. Der Deckel 21 iat aus einem Material hergestellt, das nur eine geringe Absorption der zu raeeeenden Strahlung aufweist. Der Topf 23 enthält elektrische Anschlüsse 24 sowie einen· Hauptevakuierunpioanschluß 25 und einen' Anschluß 26 für tine Dauerevakuierungspumpe, -insbesondere Ionengetterpumpe.

Bei der in Fig· 1 und 2 gezeichneten stehenden AnprdBuftg der kaaaer 20 ist der »it den flansch 32 des Dewargefäßes 30 zu verschraubend· Plansch 22 der Vakuumkammer deren unterster Teil. Deckel 21 und Topf 23 der Vakuumkammer 20 können ebenfalls? bei 27 zusanmengeflanscht sein. Auf den zur Baumasse des Topfes 23 gehörigen Teller 28, der auch als Kaltfläche bezeichnet wird, ist in JIg.1 der *u kühlende Detektorkristall D gesetzt. An der Rückseite der Kaltfloche 28 befindet sich eine Schraube 29 zum Anschrauben des als Überwurf* mutter ausgebildeten 3ndes 2 des K.'ilteleitatabee 1. Die Schraube 29 kann ala Bohrschraube, z.B. gemäß Pig.1, nber vorzugsweise auch als massive Schraube ausgebildet sein. _t ,-

Das u.a. in den Fi^.1 und 3 dargestellte Dewargefäß 30 «it dem hohlen Stutzen 31 zum Einführen in die Valruumkammer 20 besteht aua , einem Außenmantel 33 und einem Innenmantel 34. Das Gefäß 33 ist rait einer Durchführung 35 für eine KUhlmittelstandoanzeige, einen

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Verschlußventi.l- 36· und don KUhlmitteleinlnBrchr "57 versehen. Der Raum zwischen den Hanteln 33 und 3Λ kann durrh Annnhluß einer Vakuumpumpe an da« Ventil 36 evakuiert werden.Im Dew-irgefUQ 30 können auch reflektierende Pollen 30 sowie -Aktivkohle. 38a vorgesehen sein. Das innere Gefäß 34 lot zum äußeren Gefä.3 33 an der Stelle 39-zentriert. Beide-GefLl^e sind nußerden rim oberen Ende des Stutzens 31 verbunden.

Wenn der Plansch 22 der .Vakuumkammer 20 mit dem. Plansch 32 des DewargefMöee 30 ganäß Fl£.1 feat verbunden sind, wird die KaItflfrohe 28 durch die 'Wärmeleitung den Le.itetabeß 1 gekühlt. Außerdem-, ist die Anordnung gemäß Fig.t so konstruiert, daß sißh ein Abgasstrom 3 durch den hohlen Stutaen 31 des Dewargefäßea 30 ausbilden

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kann, der sowohl am Leitntab 1 als auch an der Kaltfläche 28 in Pfeilrichtung vorbeistreicht und dann beispielsweise bei 4 aus der Anordnung austritt.

In einem AusfUhrungsbeispiel hatte die Vakuumkammer etwa 60 nm äußeren Durchmesser und etwa 25 mm Weite. Sie war einschließlich Plansch 22 etwa 150 mm hoch, "wobei der Topf 23 etwa eine Höhe von 90 ram hatte. Ein verwendetes Dewargefäß für ca* 10 1 Flüssiggas

besaß vom Boden bis zum Flansch 32 eine Höhe von ca. 41_Q mm und hatte einen Durchmesser von rd. 300 mm. Die ganze Anordnung gemäß Fig.T war also 56 cffl hoch und hatte 30 cm Durchmesser. ·

In Pip.4· in der gleiche Teile wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet sind, ist ein AunfUhrungsbeispiel einer erflndungsge— mäßen Anordnung im Schnitt aohematlaeh dargeetel.lt» bei der ale Kältetransportvorrichtung ein mit einem Ende durch den Stutaen de« Dewargefiißea 30 in die Kühlflüssigkeit'.und mit dem anderen Ende in die Vakuumkammer $20 hinein ragende α Rohr 40 yorgene.hen Ißt,

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mittels dessen KühlfKieeipjkelt. unter Druck nn die Rückseite der KaltflHche ?3 fUÄrbnr int. In Fir.5 iat die Vnkuunfc-umcr 20 gem.'lfl Fi?*.4 mit der FlüBsiggaiszuführung über dp.π Rohr -IC u$d den Stützen 31 den DewargefäQes "<0 vergrößert hernungezolehnet.

Beim Zusammensetzen von Vakuumkammer 20 und DevmrgefüP 30 durch Zuarumnenschieben der Plansche ?2 und 32 in Pfei 1 richtung gemäß Fig.4 wird die beispielsweise mit dem Rohr 40 verschweißte Kansohette 41 durch dert Druck dar Feder 42 gegen dia Dichtung¹ 43_t «.B. aus Teflon» aa oberen End· de» Stutzens 31 des Dewargefäß«« .30 gepreßt. Dadurch let da« Dewargefäß 30 bie auf die obere Öffnung flee Rohres 40 verschlossen» Es kann günstig sein, an oberen Bnde dee Rohres 40 mehrere öffnungen 44 vorzusehen, die in einen In die Hohlschraube 29 geeetzten Sinterkörper 45 hineinragen# Zur Führung der Feder ist dabei ein Kegel 46 vorgesehen, dem die untere öffnung dee Sinterkörper 45 angepaßt ist. Be hat eich ferner als günstig erwiesen, auf das Rohr 40 einen Drei jack 47 zu cetgen, alt dein dan Rohr 40 im Innenmantel 34 dea Stutzens 31 «entriert ist.

Da das Dewargefäß nach Aufsetzen der KUhlkanuaer gemäß Fig>4 und 5 bia auf die obere öffnung des Kohrea 40, dag in diesen Fall ein Steigrohr ist, luftdicht abgeschlossen ist, wird die Kühlflüssigkeit infolge des mich durch Verdampfen der Flüssigkeit im Dewargefäß ausbildenden Druckes nach Art eines artesiechen Brunnens durch das Rohr 40 nach oben gepreflt und gegen die Rückseite der Kaltfläche 28

tr

gesprüht« Dort verdampft die Kühlflüaoigkeit und streicht aa oberen Snde des äufleren Mantels 33 de· Stutzens 31 vorbei zur Auslaßetelle 4 im Plajnsoh 32. Zur Regulierung dieses Abgasetroaes kann eine Abgasreguiisraohraube 46 vorgesehen sein,- Die gleich« Abgasleitung und Regulierung Ist auch für die Anordnung gemaü Pig,1 gut geeignet»

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Der Xfe'g des Kühlmittels vom oberen Snd.e den Hohros AO vorbei an der Kaltfläche 20 'zun Aunganr; 4 ist in ?1«.Λ rait den mit Pfeilen versehenen Linien 49 ."bezeichnet.-

Y/enn die Kaltfl'inhe ?B praktisch'auf die -Temperatur des flüssigen Kühlmitteln atgtkühlt ist, kann es sein, daß an der Kalt fläche . nicht mehr soviel Kühlflüssigkeit verdampft wird wie dorthin gefördert wird. Dann ist es zweckmäßig, die Kühlmittelzufuhr zu drosseln. Zu diesem Zweck ist am Dewargefäß 30, insbesondere an dessen PluBeiggaseufÜhrungsatutzen 37t«in Ventil 50 vorgesehen. Dieses Ventil, dae als Nadelventil ausgebildet sein knnn, wird bei Bednrf mehr oder weniger weit geöffnet, um den Druck des verdampften GnC=CF im Dewarge_#f'i3 ao'sru erniedrigen'" bzw. zu erhöhen, dnß gerade .aoviel Kühlflüssigkeit durch dna ^ohr 40 nn^h oben gefördert wird, wie an der Kaltfläohe 2fl verdnr.pft werden kann. D*⁵. drr Drü^k der verdarrpften Kühlnit + els im Dewargefn? "5C relativ Bt°rk nr.steir.en iTnnnj" z.B. τι^α...Ψ. Λ bl:f^;hl"unr. der'Vakuumkammer'20, ■ nuf i?0.bi? 1^Q0 mmHg, hat es sioh aln ' zvveclcftäßig crwirsrn, Steigrohre 4.0 mi t einer lichten von 1 mn und kleiner zu verwenden.

In den Pig. 6 und 7 nind Arip.fiihrunf nbri cpiole erfindur.rnfcmier Kryos ta ten mit stehender Vakuumkammer 20 in der Außer.ansi cht schemntinch dargestellt. "Stehende" Vakuumkammer bedeutet .dabei, dai? der Stutzen ⁷I mit der Vakuumkammer 20 oberhalb des-Plüssiggassplegels am Dewargefäß 30 angebracht ist. Die Vakuumkammer 20 in Fig.C ist gerade, während die Vakuumkammer gemäß Pig.7 abgewinkelt ist.*\Ιπ übrigen sind gleiche Teile wie in den vorhergehenden Piguren bezeichnet, Die Pig.7 untereeheidet sich von der Pig.6 im wesentlichen dadurch, daß gwiechen dem Topf 23 und dem Deckel 21 ein Winkelrohr 70 gesetzt ist,

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das be* 71 an den ^opf ?? und bei 7? an den Deckel 21 geflanscht irt. AlIf? Flnnfohe Bind hier ebenso wie in den vorhergehenden Aus-' fUhrunrnbeiepielen vakuumdicht. Da3 Winke !rohr 7C_f dna auch nla Knie bezeichnet werden kann, ist in Pig.7 Bentandteil der Vakuumkammer 20. Kn ist mit elektrischen Anschlüssen 74 versehen, die im Feicpiel Fig.7 anstelle der Anschlüsse 24 verwendet werden können.

In Fig. 8 ist daa Winkelstück-70 im Schnitt vergrößert herausgeeeichnet. Öemäfl Fig.8' ist auf die Kaltfläche 28 des Topfes 21 eine Kälteleitvorrlchtung 73 geflanscht, die ebenfalls abgewinkelt ist und die an dem in den Deckel 21 hineinragenden Ende mit einer Kalt«. flUche 7ß zum Aufsetzen des (nicht gezeichneten) Detektorkristalla vernel.en ist. J3ie Kai te le j t vorrichtung 73 besteht vorzugsweise aue ßn?t wärmeleitendem Material und kann sowohl al a Hohlwinkel rohr als auch nl3 abgewinkelter Vollnylindor ausgebildet nein.

Der Vortpil der abgewinkelten Vrüniuraknmmer pcrüif3 Fig.7 und 8 besteht vcr ^!ilüi-m darin, daß man die nunzumenaendr Strahlenquelle nicht mehr iborhalb der erfindun^figemrißen Anordnung, rindern neben der erfindunp-sKerviPen Angrdnunp aufstellen kann. Wird en Jedoch gewtinBcht, die orfindun,pspeniäße Anordnung über die nunzumensende Strahlenquelle zu setzen, so j ft ca zweokmäflitf, die Anordnung gemäß Fig.9 zu verwenden. In p^hemali s<^Ah in der Außenrxpicht abzeichneten Au3führungsboiüpicl /re;r.ü.3 Fip,9 "hängt" die Vakuumkammer unterhalb des Dewargefäßes. Diese Anordnung wird daher als hängende Ausführung mit gerader'Vakuumkammer bezeichnet. Die Vakuumkammer ,20 gemäß Fig.9 kann, wie achon die Bezeichnung zeigt, identisch sein Mit den Vakuumkaajmern, dit in den vorhergehend beschriebene» AuefUhrungebeispielen verwendet werden. Das Dewargefäß 100 und die Kälte« transportvorrichtung, die in den Flg. 10 btw, 11 la Schnitt acheiiatisch dargestellt sirvl, werden bei dem ΑιιιΓ!Jhrun^abeispiel geaäß Fig.9 zweckmäßig etwas andere als bei den vorhergehend beschriebenen

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AU4fUhrunf?8i>eiBpl«Xen auegebildet,

gemäß P.lg«9 in einen Ständer 90 gecetzte Dewargefäß 100 beaifcit gemäß Flg. 10 - entsprechend in Pig.3 «· "eine Außenwand 103 ui\d alne Innenwand 104, deren Zwischenraum fiber den Stutzen 106 mit einer Vakuumpumpe evakuierbar ist »und in deren Innenraum da3 PllIsBiggaB über den Einlaß 107 e.infUhrbar .ist*. Auch eine zusätzliche Isolierung mit Folien 108 aöwie eino Aufrechterhaltung des Isolierrnkuuias durch Aktivkohle 103a können im Beispiel gemäS Pig. 10 vorgesehen aein» Der S/tut*«» 101 mit dem danach 102 zum Aneet»ea an den Plansch 22 der Vakuumkamiaer 20 altzt bei dem Dewargefäß φ ■gemäß Pig.10 an dessen unterem Ende. Ea ist zusätzlich ein Ventil 91 mit einem Ventilkegel 92 vorgesehen, der am Ende eines Stabes sitzt, welcher gleichzeitig zur KUhlmitteletands-nnzeige vorgesehen sein kann.* Dazu können die beiden PUhler 94 und 95 dienen. Auf jeden Pail hat es aic.h ale günstig erwiesen, den Stab 93 zum Regeln

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des Ventils 91 durch die Durchführung^für die KUhlmitteiatandeanzeiψe zu führen, um ^uaHtzliohe öffnungen des DewargefäPea zu vermeiden.

Bei der in Pi^.11 neben anderem schematiech dargestellten Kälte~ M transportvorrichtung vom Dewargefäö 100 zur Vakuumkammer 20 bzw. deaeen Kaltfläche 28 handelt ea sich im PrinÄip un eine Anordnimg gemäß Pig.4. In der Anordnung nach ?i.£, 1t wird die KUhIflUsBiglceit durch die Schwerkraft durch das Rohr 110 iür Kaltfläche 28 tranapor· tiert. Dabei iet der Raum zwischen.dom Rohr 110 und dem Innenmantel 104 innerhalb des Stutzens 1C1 einerseits durch den Ventilkörper und anderereeitB dur'h den Verschluß 111 dicht ab^eschloaaen» Der Verschluß- 111 kann, mit dem Rohr 110 verschweißt" sowie mit dem Ende 112 dan Stuteina 101 bzw. deüßen Innenrohr 104 im Gewinde 113-verschraubt' seia, .'Bei Botrieb kann, der KUhIf lUeaigkei taatröi» »lurch

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daa Rohr 110, ähnlich wie in FIg,5 durch ein mitteln der Regulier* ♦ ·

schraube 115 einstellbare Ventil 114,so eingestellt werden, daß •gerade soviel KUhlflüBBigkelt zur Kaltfläche 28 gelffnft, wie dort verdampfen kann,

Ein besonderer Vorteil dieser erfindtmßsgemäßen Anordnung ger^M.3 Fig,11 besteht darin, daß nuⁱn die Vakuumkammer 20 nbnc?hmen kann, ohns dan Dewargefäß vorher entleeren zu mllnson· Man braucht n&mlieh nur daa Ventil 91 durch Betätigung des Stabes 93 g einriß Pig. 10 zu achließen und kann dann die Vakuumkaramer 20 abschrauben und K.B, durch ein* Vftkuumkaaaer mit anderem Kristall oder anderem Eiapflnd-Henkel tfiberelch ersetzen,

Wie die Pig.12 zeLgt, Int auch bei der hängenden Ausführung des erfindun_f'i!gemauert Kryoataten eine abgewinkelte Vakuunknmitier 20 mö>'li::h. .'iwinohen Deckel 21 und Topf-23 ißt hier, wie im Falle gemäß Pig.7, ein Winkelrohr 70 gesetzt. Die abgewinkelte Vakuumkammer 20 gemäß Pi". 12 kann daher identisch mit der in Pig.θ ge-» zeichneten Bein. *

12 Figuren

11 Patentansprüche

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Claims (10)

PLA 68/1151 |751051 Patentansprüche

1. Kryoetat init einer nun dem Plüseißgas-Kältereservoir eines Dewar^efäÖes über eine Kälte trans portvorrichtung kühl baren Vakuurakanuner, in der eine ?altfläche zum Aufsetzen einca zu kühlenden Strahlungsdetektors vorgesehen lot, dadurch gekennzeichnet* daß der Kryostat nach dem Baukastenprinzip im wesentlichen aus Vakuumkammer (20), Dewargefäi (30) und Kältetronaport» vorrichtung (1, 40) lösbar zueaoniengeeetzt isi und daß die mit den elektrieohen und ÄTiüraierunKaanachldcaen verethene VakuuakafiDHer (20) etlbetändig fvaknierbar let .und. über dtn entsprechenden Stutzen (?1) dts Dewargefäßeo (30) und das aui5 letzterem herausraßende Ende der K?iltetrnnnportvorr1 pyvtunß (1, AO^ gestülpt ist.

2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch'-^ekenriET.I^hnet, da? aln Kältetraneportvorrichtung ein in den hohlen Stutzen (31) des Dewargefäßee (30) gefUHrter Wärraeloitstab (1), insbesondere'. aue Kupfer, vorgesehen let, dad das eine Ende des WftreeleitttaWe (1) in die.KUhIflUßaiglrei.t und das andere Ende in eine Ausnehmung der Vakuumkammer (20) hineinragt und Atm letztere-Ende des' Wärmeleitstabes mi-t der Rückseite der KaltflKohp (28) lösbar verbunden» insbesondere verschraubt, iat»

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3. Kryostat nach Anspruch 2 mit cino:a Derargefi*i3, deceen 3tut7.cn oberhalb des Fliisoigkeitsspiege;ώ dar KÜhlflüanigkeit am Oe fuß angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Stutzen deo Dowargefäßes (30) außer zur Aufnahme den Leitatnbes (1) auch zur Führung eines regelbaren, zur Kühlung des Leitetabea und der Kaltfläche (28) dienenden Abgasstromon (3) aus den "Dewargefäß

(30) vorgesehen lot, .

4. Kryostat nach Anr.pruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältetransportvorrichtung ein mit einem Ende durch den Stutzen (31)

^ des Dewargefäßes (30) in die KUhIflüesigkeit und mit dem anderen Ende in eine Ausnehmung der Vakuumkammer (20) hineinragendes Rohr (40) vorgesehen ist, mittels dessen Kühlflüssigkeit unter. Druck an die Rückseite der Kaltfläche (28) fuhrbar ist, und daß der Stutzen (31) im Übrigen mittels einer Manschette (41) des Rohres (40) durch eine bei Zusammenbau der Einrichtung gespannte Feder (42) vorgesehen int.

5. Kryostat nach Anspruch 4 mit einem Dewargefäß, dessen Stutzen oberhalb den KühlflUseigkeitsspiegels am Gefäß angebracht ist,

W- dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein Steigrohr (40) für die KUhIflUeeigkeit ist, mit dem bei ~ bis auf die obiere Steigrohr« öffnung - verschlossenem Dewargefäß (30) nach dem Prinzip des _% artesischen Brunnens Kühlflüssigkeit gegen die Rückseite der Kaltfläche (28) f Order bar ist (Fig.4). fv -r ;

6. Kryostat nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß am Dewar-

• gefäß außer dem Stutzen (30 für die Vakuumkammer (20) ein Htgu« liervejitil (50) zum Regeln des KUhlflÜBsigköitastromea dur«h Regelung dea Gasdruckes im Gefäß (30) vorgesehen ist.

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7. Kryostat nach Anspruch 4 mit einem Dewargefäß, dessen Stutzen unterhalb des Kfihlf lüssigkeltssplegeln am -Gefäß, angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Schwerkraft in das Rohr (110) gebrachte Flüssigkeitsstrom mitteln eines im Flansch (102)-. dee Dewargefäßes (100) angebrachten Ventils (1H) regelbar iat (Pig.IT). .

8. Kryostat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des an der Kaltflaehe (28) vorbeiströmenden Gas- bzw, Flüsaigkeitastromea ein an den Ausgang dieses Stromes auB dem Gefäß gesetztes Regulierventil (4,48) gesetzt iet. ' ,

9« Kryostat nach den Ansprüchen 1, 2 und 4 und nach einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dieselbe Vakuumkammer (20) ohne Änderung des Dewargefäfles sowohl mit dem Wärraeleitstab (1) als auch mittels dee KühlflUgsigkeitstransportröhres (40, 110) kühlbar ist.

10. Kryostat nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Valomakammer (?0) aus lösbar verbundenem Deckel (21) un4 Topf (23) besteht, wobei der Topf mit den elektrischen und SvaJiruiertmgaanfchlÜaaen Yereehen iat und die Kaltfläche (28) für den Strehlungadetekto? (D) enthält und wobei der Deckel % (21) für die zu registrierende Strahlung durchlässig ist.

Π. Kryoatat nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenneeiehnet, daß üwieohen Topf (23) und Deckel (21) ale Bestandteil der VnkuumkBBJiner (20) ein Umlenkatück bsw. Knie (70) gesetzt iit, das 'einen entaprechend abgewinkelten Kälte Leite tab (75) enthält, der an einem Ende mit der Kalbfläche (28) dea Topfen (23) ver-

iat, uiiii der al» dem anderen Ende eine Kaltflfiohe (78-) au»

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