DE2456407B2 - Doppelwandiger kryostat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen Kryostaten, der aus einem Innenbehälter und einem Außenbehälter zusammengesetzt ist, zwischen denen im Bereich der oberen Enden eine Dichtungsanordnung angebracht ist, so daß zwischen den beiden Behältern ein hermetisch abgedichteter Raum gebildet ist, in dem sich ein Detektor befindet, der über elektrische Anschlüsse bzw. Anschlußdrähte an außerhalb des hermetisch abgedichteten Raumes liegende Schaltungskomponenten angeschlossen ist.

Derartige bekannte Kryostate bestehen aus einem zu einem auseinandernehmbaren doppelwandigen Behälter zusammengesetzten Innenbehälter und einem Außenbehälter, wobei der Innenbehälter die kryogene Flüssigkeit enthält und an seiner Außenseite das Dei.ektorelement 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 Steckerelement angelötet, festgeklebt oder angeschraubt, das einen oder mehrere Anschlüsse umfaßt. Für die verschiedenen Arten von koaxialen oder zweiadrigen Anschlüssen sind unterschiedliche Typen von hermetisch anbringbaren elektrisehen Steckerelementen bekannt. Wenn es sich jedoch bei dem Detektorelement um ein vielzelliges bzw. mehrstufiees Element handelt, wird das hermetisch anbringbare elektrische Steckerelement schnell sehr groß, wobei es sogar die Dimensionierung des Kryostaten 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.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bildung der Dichtungsanordnung jeder der beiden Behälter mit einer verformbaren Dichtung versehen ist, die gegeneinander anliegen, und daß die dünnen Anschlüsse zwischen zwei dünnen und flexiblen Isolierbändern liegen, die zwischen den beiden Dichtungen aus dem hermetisch abgedichteten 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 werden, 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 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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines bekannten Kryostaten, und

F i g. 2 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kryostaten.

Die Innenwand bzw. der Innenbehälter 1 des in F i g. 1

in Vertikalschnitt dargestellten bekannten Kryostaten besteht aus einem am unteren Ende geschlossenen Zylinderabschniti 2, an dessen oberem 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 Außenbehäker 6 Legt, ein Detektor 5 befestigt

Der Außenbehäker 6 besteht aus einem Zylinderabschnitt 7, an dessen oberem Ende ein Ringflansch 8 angebracht ist. Die beiden Ringflansche 3 und 8 sind mit sich gegenüber'iegenden 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 13 einander Defestigt sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen auf einem Flanschdurchmesser verteilt sind, der größer ist 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 durchlassigen Material besteht. An dem Außenbehäker 6 ist hermetisch ein mehrere Anschlußstifte 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 t7 um ein verhältnismäßig kompliziertes und aufwendiges Konstruktionselement, das leicht der Anlaß zu Störungen sein kann.

Bei dem in Fig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Kryostaten sind für einander entsprechende Konstruktionselemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der bekannten Ausführungsform gemäß F i g. 1. Bei 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 bzw. Verbinder 23 ist nicht direkt an den hermetisch abgeschlossenen Raum 12 angeschlossen, so daß die Form und die Abmessungen dieses Innenraumes von dem Stecker nicht beeinflußt werden, ebensowenig wie die Materialien, aus denen der Außenbehäker 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 Innenraumes liegen, und Schahungskomponente verwirklicht werden müssen, welcher sich außerhalb des Innenraumes bzw. außerhalb des Kryostaten befinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

24 407 J Patentansprüche:

1. Doppelwandiger Kryostat, der aus einem Innenbehälter und einem Außenbehälter zusammengesetzt ist, zwischen denen im Bereich der oberer. Enden eine Dichtungsanordnung angebracht ist, so daß zwischen den beiden Behältern ein hermetisch abgedichteter Raum gebildet ist, ir dem sich ein Detektor befindet, der über elektrische Anschlüsse bzw. Anschlußdrähte an außerhalb des hermetisch '° abgedichteten Raumes liegende Schaltungskomponenten angeschlossen ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Dichtungsanordnung jeder der beiden Behälter (1 bzw. 6) mit einer verformbaren Dichtung (21 bzw. 22) versehen ist, die gegeneinander anliegen, und daß die dünnen Anschlüsse zwischen zwei dünnen und flexiblen Isolierbändern liegen, die zwischen den beiden Dichtungen (21 bzw. 22) aus dem hermetisch abgedichteten Raum (12) nach außen geführt sind.

2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußdrähle auf ein dünnes Mylarband aufgedruckt sind, das von einem zweiten dünnen Mylarband abgedeckt ist.

3. Kryostat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (21 bzw. 22) aus reinem Indium bestehen.