DE2456407A1 - Doppelwandiger kryostat mit elektrischen anschluessen - Google Patents

Description

DIPL.-ING. HANS WlEMUTH

NG. Peter - C. Sroka PATENTANWÄLTE

2456A07

4 DÜSSELDORF 11

DOMlNIKANERSTR. 37, POSTFACH728

te le FO ν (0211)574022

TELEGR. PATENTBRYDGES DÜSSELDORF

26. November 1974

1-4522 - 14/13

S0CIET3 ΑΙΤ0ΝΒ1Ξ DE TELECOMMUNICATIONS Pari s/Frankreich

Doppelv/andiger Kryostat mit elektrischen Anschlüssen

Die Erf induing betrifft einen doppelwandig.en Kryos taten, der aus einem Innenbehälter und einem Außenbehälter zusammengesetzt ist, die im Bereich ihres oberen Endes miteinander verbunden sind und zwischen sich einen hermetisch abgedichteten Raum begrenzen, in dem sich ein Detektor befindet, der über elektrische Anschlußdrähte an außerhalb des hermetisch abgedichteten Raumes liegenden Schaltungskomponenten angeschlossen ist. Ein derartiger Kryostat dient insbesondere dazu, ein im allgemeinen aus Halbleitermaterial bestehendes Detektorelement auf einer geeigneten Betriebstemperatur zu halten.

Derartige bekannte Kryostäte bestehen aus einem zu einem auseinandernehmbaren doppelwandigen Behälter zusammen-

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gesetzten Innenbehälter und einem Außenbehälter, wobei der Innenbehälter die kryogene !Flüssigkeit enthält und an seiner Außenseite das Detektorelement trägt. Der Innenbehälter steht über eine Dichtung mit dem Außenbehälter in Verbindung, der, dem Detektorelement gegenüberliegend, ein Fenster 'aufweist, das die von dem Detektorelement zu erfassende Strahlung durchläßt.

Der Zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter befindliche, nach außen abgedichtete Raum steht mit einem durch einen Hahn bzw. ein Ventil abschließbaren Rohrstutzen in Verbindung, durch den der hermetisch abgedichtete Raum unter Vakuum gesetzt, d.h. evakuiert werden kann. Um die elektrische Verbindung zwischen dem Detektorelement und außerhalb des Kryostaten angeordneten Schaltungen herzustellen, ist an die bekannten Kryostaten hermetisch abgedichtet ein elektrisches oteckerelement angelötet, festgeklebt oder angeschraubt, das einen oder mehrere Anschlüsse umfaßt. Für die verschiedenen Arten- von koaxialen oder zweiadrigen Anschlüssen sind unterschiedliche 5Vo en von hermetisch anbringbaren elektrischen Steckereiorienten beknnnt. Wenn es sich ,jedoch bei dam Detektorelement um ein vielzelliges bzw. mehrstufiges Element handelt, wird das hermetisch anbrine;bare elektrische Steckerelement schnell sehr groß, wobei es sogs.r die Dimensionierung des KrjTOstaten selbst beeinflussen kann, an dem es zu befestigen ist.

Durch das hauptsächlich durch Löten erfolgende Anbringen des Steckerelementes an der Außenwand des Kryostaten wird oft die hermetische Abdichtung des zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter liegenden Raumes beeinträchtigt und häufig sogar ganz aufgehoben.

der in dem Kryostaten untergebrachte Detektor mosaikartig zusammengefaßte Detektorelemente enthält, müssen hermetisch anbringbare Steckerelemente benutzt werden, die außerordentlich aufwendig und kompliziert sind, wobei die

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Schwierigkeiten umso größer werden, je mehr Anschlußdrähte bzw. Anschlüsse vorhanden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen doppelwandigen Kryostaten zu schaffen, bei dem auf die bisher üblichen hermetisch bzw. abgedichtet anbringbaren, komplizierten und aufwendigen Steckerelemente verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Kryostat dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Behälter im Bereich des oberen Endes mit einer verformbaren Dichtung versehen ist, die zur hermetischen Abdichtung des Raumes gegeneinander liegen, und daß die dünnen Anschlüsse zwischen zwei dünnen und flexiblen Isolierbändern liegen, die zwischen den beiden Dichtungen aus dem Raum nach außen geführt sind.

Die geringe Dicke des die Anschlußdrähte bzw. Anschlüsse tragenden flexiblen Bundes gewährleistet in Verbindung mit der großen Dehnbarkeit bzw. Verformbarkeit der beiden Dichtungen eine gute Abdichtung zwischen den miteinander in Kontakt stehenden Flächen. Aufgrund der hohen Flexibilität des die elektrischen Anschlüsse tragenden dünnen Bandes können die beiden Behälter mit einer ausreichend großen Anpreßkraft miteinander verbunden v/erden, die eine ausreichende hermetische Abdichtung des Kryostaten nach außen hin gewährleistet.

Da bei dem erfindungsgemäßen Kryostaten die abzudichtende Stelle im Bereich der vorzugsweise aus Metall bestehenden Dichtungen liegt, lassen sich gewöhnliche, nicht hermetisch abgedichtete Stecker bzw. Steckerelemente verwenden. Dadurch lassen sich die Abmessungen des hermetisch abgedichteten Raumes reduzieren, ebenso wie die thermetischen Verluste, die ihre Ursache in den elektrischen Anschlüssen haben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Dichtungen aus reinem Indium. Das die elektrischen Anschlüsse tragende, flexible Band besteht vorzugsweise aus einer

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Mylarfolie (Mylar ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma Du Pont für einen zähen, durchsichtigen, kältebeständigen Polyesterfilm aus Äthylenglykol und Terephthalsäure), auf die in bekannter Weise in der erforderlichen Anzahl elektrische Anschlüsse aufgedruckt sind, die von einer dünnen Isolierschicht abgedeckt sind, welche ebenfalls aus einer Mylarfolie besteht.

Weitere Merkmale und Vorteile des neuerungsgemäßen Kryostaten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figuren erläutert ist.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Kryostate^n, und

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kryostaten.

Die Innenwand bzw. der Innenbehälter 1 des in Fig. 1 in Vertikalschnitt dargestellten Kryostaten besteht aus einem am unteren Ende geschlossenen Zylinderabschnitt 2, an dessen oberen Ende ein Ringflansch 3 angebracht ist. Die Innenwand bzw. der Innenbehälter dient zur Aufnahme der kryogenen Flüssigkeit 4. An der Innenwand bzw. dem Innenbehälter 1 ist in einem Raum 12, der zwischen dem Innenbehälter 1 und einem Außenbehälter 6 liegt, ein Detektor 5 befestigt.

Der Außenbehälter 6 besteht aus einem Zylinderabschnitt 7, an dessen oberem Ende ein Ringflansch 8 angebracht ist. Die beiden Ringflansche 3 und 8 sind mit sich gegenüberliegenden Nuten 9 und 10 zur Aufnahme eines Dichtungsringes 11 versehen, durch den der Raum 12 nach außen hin hermetisch abgedichtet ist, wenn die Flansche 3 und 8 mittels Schrauben einander befestigt sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem Flanschdurchmesser verteilt sind, der größer ist

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als der Durchmesser des Dichtungsringes. An den Raum 12 ist ein durch einen Hahn 15 verschließbarer Rohrstutzen 14 angeschlossen, durch den der hermetisch abgedichtete Raum 12 unter Vakuum gesetzt werden kann. Der Boden des Außenbehälters 6 ist mit einem Fenster 16 versehen, das aus einem für die von dem Detektor 5 zu erfassenden Wellenlängen durchlässigen Material besteht. An dem Außenbehälter 6 ist hermetisch ein mehrere Anschluöstifte aufweisender Stecker 17 festgelötet; an den innerhalb des Raumes 12 liegenden Teile der Anschlußstifte 19 sind an den Detektor 5 angeschlossene Drähte 18 angeschlossen. Da jeder Anschlußstift 19 hermetisch bzw. abgedichtet aus dem Raum 12 nach außen hin geführt sein muß, handelt es sich bei dem Stecker 17 um ein verhältnismäßig kompliziertes und auf v/endiges Konstruktionselement, das leicht der Anlaß zu Störungen sein kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgenäßen Kryostaten sind für einander entsprechende Konstruktionselemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. 3oi dem erfindungsgemäßen Kryostaten sind die Anschlüsse bzw. Anschlußdrähte in einem flexiblen Verbindungsband 20 zusammengefaßt, das mit dem einen Ende an den Detektor 5 angeschlossen ist und den hermetisch abgedichteten Raum 12 in der Weise verläßt, daß es zwischen zwei verformbaren Metalldichtungen 21 und 22 eingeklemmt ist, die in die Nuten 9 und 10 der Ringflansche 3 bzw. 8 eingelegt sind. Das Verbindungsband 20 ist mit seinem äußeren Ende an einen einfachen Stecker 23 angeschlossen, der beispielsweise von einer an dem Ringflansch 3 befestigten Halterung 24 getragen werden kann. Die Dichtungen 21 und 22 bestehen vorzugsweise aus reinem Indium.

Die hermetische Abdichtung des Raumes 12 ist durch die verformbaren Metalldichtungen 21 und 22 gewährleistet, wobei als Stecker 23 ein einfacher und robuster Stecker bzw. Verbinder benutzt werden, kann. Dieser Stecker bz\*. Verbinder 23 ist nicht direkt an den hermetisch abgeschlossenen Raum 12 angeschlossen, so daß die Form und die Abmessungen dieses Innen-

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rauraes von dem Stecker nicht beeinflußt werden, ebensowenig v/ie die Materialien, aus denen der Außenbehälter 6 besteht.

Der erfindungsgemäße Kryostat läßt sich in vorteilhafter Weise an Stelle der bekannten Kryostate verwenden, bei denen elektrische Anschlüsse zwischen Elementen, die innerhalb des hermetisch abgedichteten Innenrauraes liegen, und Schaltungskomponente verwirklicht werden müssen, welche sich außerhalb des Innenraumes bzw, außerhalb des Kryostaten befinden.

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Claims (3)

1. Patentans ρ r ü ehe

   .,'Doppelwandiger Kryostat, der aus einem "Innenbehälter Ky und einem Außenbehälter zusammengesetzt ist, die im Bereich ihres oberen Endes miteinander verbunden sind und zwischen sich einen hermetisch abgedichteten Raum begrenzen, in dem sich ein Detektor befindet, der über elektrische Anschlüsse bzw. Anschlußdrähte an außerhalb des hermetisch abgedichteten Raumes liegenden Schaltungskomponenten angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Behälter (1 bzw. 6) im Bereich des oberen Endes mit einer verformbaren Dichtung (21 bzw. 22) versehen ist, die zur hermetischen Abdichtung des Raumes (12) gegeneinander liegen, und daß die dünnen Anschlüsse zwischen zwei dünnen und flexiblen Isolierbändern liegen, die zwischen den beiden Dichtungen (21 bzw. 22) aus dem Raum (12) nach außen geführt sind.
2. 2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußdrähte auf ein dünnes Mylarband aufgedruckt sind, das von einem zweiten dünnen Mylarband abgedeckt ist.
3. 3. Kryostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (21 bzw. 22) aus reinem Indium bestehen,

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