DE2721542B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine für sehr niedrige Temperaturen mit einer ersten Mischkammer für ³He und ⁴He, einem vom unteren Teil der ersten Mischkammer zu einem Verdampfungsbehälter führenden ersten Verbindungskanal, einem vom Verdampfungsbehälter zur Saugseite eines Pumpsystems führenden Abfiihrungskanal für die Abfuhr von im wesentlichen gasförmigen ³He aus dem Verdampfungsbehälter, und einem die Druckseite des Pumpsystems mit der ersten Mischkammer verbindenden Zuführungskanal, der mit dem ersten Verbindungskanal in wärmeaustauschendem Kontakt steht und der ersten Mischkammer flüssiges konzentriertes ³He zuführt, sowie mit einer zweiten Mischkammer, die auf einem höheren Pegel als die erste Mischkammer angeordnet ist, wobei die

i" erste und die zweite Mischkammer durch einen zweiten Verbindungskanal miteinander verbunden sind, der sich vom unteren Teil der zweiten Mischkammer zum oberen Teil der ersten Mischkammer erstreckt, und wobei mindestens ein Superleck vorhanden ist,

>'· das mit einem Ende in den unteren Teil der zweiten Mischkammer mündet.

Eine Kühlmaschine der oben beschriebenen Art ist aus dem Artikel »Kontinuierliches Kühlen im MiIIikelvinbereich« aus »Philips Technische Rundschau«

-"> 36, 1976/77, Nr. 3, Seite 61-72 (Fig. 13) bekannt. Das Superleck bildet dabei einen Teil einer Springbrunnenpumpe, die weiter ein zweites Superleck, ein Heizelement und eine Kapillare enthält. Duich die Springbrunnenpumpe wird superflüssiges ⁴He dem

-"> Verdampfungsbehälter entnommen und der zweiten Mischkammer zugeführt. Über die erste Mischkammer erreicht das superflüssige ⁴He wieder den Verdampfungsbehälter Durch die ⁴He-Zirkulation nebst der für die Verdünnungskühlmaschine üblichen ³He-

i» Zirkulation wird eine viel größere Kühlleistung erhalten als bei der ³He-Zirkulation allein.

Bei Verdünnungskühlmaschinen mit ausschließlich einer ³He-Zirkulation werden für bestimmte Versuche vorübergehend niedrigere Temperaturen erzeugt

i> als die bei normalem kontinuierlichem Betrieb auftretenden Kühltemperaturen, indem die Zufuhr von konzentriertem ³He zu der Mischkammer, in der die Kälteerzeugung erfolgt, angehalten wird (»singleshot«-Experimente). Dieses Anhalten kann auf ein-

*'> fache Weise dadurch erfolgen, tb.ß ein Absperrelement in der ³He-Gaszufuhr der Maschine, das sich auf Raumtemperatur befindet, in den geschlossenen Zustand gebracht wird.

Durch Unterbrechung des Stromes von konzen-

■»"> triertem ³He zur Mischkammer wird der Wärmetransport zur Mischkammer kleiner und folglich sinkt die Temperatur darin.

Während nach dem Absperren des Stromes von konzentriertem ³He das Abpumpen des ³He-Gases

><> aus dem Verdamprungsbehälter fortgesetzt wird, wird die Trennfläche, die in der Mischkammer zwischen dem verdünnten ³He und dem darauf treibenden konzentrierten ³He mit geringerer Wichte vorhanden ist, auf einem immer höheren Pegel liegen, und zwar da-

")"> durch, daß sich das konzentrierte ³He in der Mischkammer allmählich im verdünnten ³He löst, das durch den hydrostatischen Druck von verdünntem ³He im Verbindungskanai zwischen der Mischkammer und dem Verdampfungsbehälter die Stelle des gelösten

ho konzentrierten ³He einnimmt. Solange konzentriertes ³He in der Mischkammer vorhanden ist, kann die niedrigere Kühltemperatur beibehalten werden.

Bei »single-shot«-Experimenten bietet eine Verdünnungskühlmaschine mit zwei auf verschiedenen

b5 Pegeln angeordneten und über einen engen Kanal verbundenen Mischkammern den Vorteil, daß eine derartige Maschine vorübergehend noch niedrigere Kühltemperaturen erzeugen kann als die Maschine

mit einer einfachen Mischkammer. Hat die Trennfläche zwischen dem konzentrierten und dem verdünnten ¹He sich nämlich von der unteren zur oberen Mischkammer verschoben, so daß in der letzteren Kammer die Kälteerzeugung erfolgt, ist wegen der geringen Wärmeleitung von der unteren zur oberen Mischkammer (ein enges Rohr mit einem Durchmesser von nur einigen Millimetern) die Kälteerzeugung in der oberen Mischkammer wesentlich wirksamer als bei der Maschine mit einer einzigen Mischkammer. Dadurch kann ein »singIe-shot«-Experiment bei der Maschine mit zwei Mischkammern bei niedriger Temperatur und meistens während längerer Zeit durchgeführt werden als bei der Maschine mit nur einer Mischkammer.

Ein Problem bei der Maschine mit zwei Mischkammern bildet jedoch die Kühlung der oberen Mischkammer. Da beim Anlaufen der Maschine die Trennfläche zwischen dem konzentrierten und dem verdünnten ³He sich in der unteren Mischkammer befindet und die Kälteerzeugung in erster Instanz folglich darin stattfindet, nimmt die obere Mischkammer wegen der bereits genannten geringen Wärmeleitung nur nach sehr langer Zeit (Größenordnung: 7₂ bis 1 Tag) die niedrige Temperatur der unteren Mischkammer an. Erst nach einer derart langen Wartezeit kann ein »singIe-shot«-Experiment anfangen, wenn man vermeiden will, daß ein Teil der für das »singleshot«-Experiment verfügbaren Kälteproduktion zur Abkühlung der oberen Mischkammer benutzt wird. Letzteres bedeutet eine wesentliche Verringerung der Zeitdauer, während der die sich in der oberen Mischkammer einstellende niedrigste Kühltemperatur für das »single-shot«-Experiment beibehalten werden kann.

Zugleich gibt es bei relativ großer Wärmebelastung durch das zu kühlende Objekt die Gefahr, daß der gewünschte niedrige Wert der Kühltemperatur dann nicht erreicht wird.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, eine 'He^He-Vcdünnungskühlmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise »single-shot«-Experimente mit einer kurzen Abkühlzeit der zweiten, auf einem höheren Pegel als die erste angeordneten Mischkammer und mit einer sehr niedrigen und sehr lang beizubehaltenden Kühltemperatur dieser zweiten Kamm;, r ermöglicht.

Nach der Erfindung weist die 'He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine der in der Einleitung genannten Art das Kennzeichen auf, daß das Superleck mit dem anderen Ende unmittelinr in den unteren Teil der ersten Mischkammer oder des Verdampfungsbehälters oder in den ersten Verbindungskanal mündet, und daß in an sich bekannter Weise der die Druckseite des Pumpsystems mit der ersten Mischkammer verbindende Zuführung.!kanal ein Absperrventil enthält.

Auf diese Weise ist erreicht worden, daß infolge eines osmotischen Druckunterschiedes am Superleck, gegebenenfalls unterstützt durch Gravitation, das aus dem verdünnten ³He in der ersten Mischkammer, dem ersten Verbindungskanal oder dem Verdampfungsbehälter herrührende superflüssige ⁴He durch das Superleck zur konzentriertes, nahezu reines ¹He enthaltenden zweiten Mischkammer höherer Temperatur strömt. Das superflüssige ⁴He strömt dabei vom niedrigeren zum höheren osmotischen Druck.

Das in die zweite Mischkammer eintretende superflüssige ⁴He verdünnt cKs konzentrierte ³He, was mit

Kälteerzeugung und dadurch Abkühlung der zweiten Mischkammer einhergeht. Das in der zweiten Mischkammer erzeugte verdünnte ³He sinkt wegen der giößeren spezifischen Dichte durch das konzentrierte ¹He über den zweiten Verbindungskanal zur ersten Mischkammer und fügt sich zu dem dort vorhandenen verdünnten ³He.

Dadurch, daß der Strom verdünntes ³He, der über den zweiten Verbindungskanal die zweite Mischkammer verläßt, von dem durch das Superleck dieser Kammer zugeführten Strom superflüssiges ⁴He getrennt ist, tritt keine mutuelle Reibung auf, die mit Wärmeerzeugung einhergehen würde.

Da die zweite Mischkammer nun sehr schnell auf dieselbe oder sogar auf eine niedrigere Temperatur als die erste Mischkammer gebracht wird, kann ein »single-shot«-Experiment nach sehr kurzer Zeit anfangen.

Der vollständige Vorrat von konzentriertem ³He in der oberen Mischkammer und im oberen Teil der unteren Mischkammer kann nun dar.; verwendet werden, während langer Zeit eine sehr niedrige Kühlternperatur beizubehalten. Da ein Superleck ein schlechter Wärmeleiter ist, wird fast keine Wärme über dieses Superleck der zweiten Mischkammer zuströmen.

Eine günstige Ausführungsform der ³He-⁴He-Verdünnuiigskühlmaschine nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß bei Mündung des Superlecks in den Verdampfungsbehälter oder in den ersten Verbindungskanal, dieser erste Verbindungskanal bzw. der stromaufwärts der Mündung liegende Teil dieses Kanals Verengungen bzw. Kapillaren aufweist, in denen das ¹He seine Kritische Geschwindigkeit überschreitet.

Es hat sich herausgestellt, daß infolge der Tatsache, daß das ³He eine Geschwindigkeit aufweist, die größer ist als seine kritische Geschwindigkeit, dieses 'He das superflüssige ⁴He mitreißt, so daß an der Stelle der Mündung des Superlecks in dem Verdampfungsbehalter bzw. in dem ersten Verbindungskanal vorhandene verdünnte ³He noch weiter verdünnt wird, wodurch derosmotische Druck an dieser Stelle abnimmt. Der osmotische Druckunterschied am Superleck nimmt dadurch zu. Dies hat eine Zunahme des Stromes des superflüssigen ⁴He durch das Supcleck zur zweiten Mischkammer zur Folge (das superflüssige ⁴He strömt von niedrigerem zu höherem osmotischem Druck). Das Resultat ist, daß durch die zusätzliche Zufuhr von superflüssigem ⁴He die zweite Mischkammer nicht nur schneller abkühlt, sondern auch eine noch niedrigere Kühltemperatur annimmt, welche auch beim »singie-shot«-Experiment beibehalten werden kann.

Eine weitere günstige Ausführungsform der 'He-⁴Ke-V erdünnungskühlmaschine nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß bei der Mündung des Superlecks in die erste Mischkammer das Superleck durch den zweiten Verbindungskanal geführt ist.

Durch diese Anordnung wird das Wärmeleck von der ersten zu de^r darüber angeordneten zweiten Mischkammer verringert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindung-gemäßen Maschine, wobei das Superleck mit dem von der oberen Mischkammer abgewandten Ende in und in der Nähe des Bodens der

unteren Mischkammer mündet,

Fig. 1 a in einem Längsschnitt die zwei über einen Kanal verbundenen Mischkammern aus Fig. 1, wobei das Superleck zugleich durch den genannten Kanal geführt ist,

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform, bei der das Superleck mit dem von der oberen Mischkammer abgewandten Ende in den Verbindungskanal zwischen der unteren Mischkammer und dem Verdampfungsbehälter mündet und der in der unteren Mischkammer und der Stelle der Mündung liegende Teil dieses Verbindungskanals als Kapillare ausgebildet ist,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungslorm, bei der die obere Mischkammer über das Superleck mit dem Verdampfungsbehälter verbunden ist und in dem Verbindungskanal zwischen der unteren Mischkammer und den Verdampfungsbchiiltcr Verengungen vorgesehen sind.

In Fig. I ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Zuführungskanal für konzentriertes 'He bezeichnet, der in eine Mischkammer 2 mündet, die über einen Verbindungskanal 3 für verdünntes 'He mit einem Verdampfungsbehälter 4 verbunden ist. Ein Wärmeaustauscher 5 ist einerseits in den Zuführungskanal 1 und andererseits in den Verbindungskanal 3 aufgenommen.

Der Verdampfungsbehälter 4 ist mit einem Abführungskanal 6 für im wesentlichen 'He-Gas versehen, der mit dem Eingang 7 eines Pumpsystems 8 verbunden ist, dessen Ausgang 9 an den Zuführungskanal 1 angeschlossen ist. Der Zuführungskanal 1 enthält ein Absperrventil 10, Vorkühlvorrichtungen 11, 12 und 13 und einen innerhalb des Verdampfungsbehälters 4 angeordneten Wärmeaustauscher 14. Die Vorkühlvorrichtung 11 ist beispielsweise ein Flüssigstickstoffbad (78 K), während die Vorkühlvorrichtungen 12 und 13 beispielsweise aus einem Fl iissigheliumbad von 4.2 K bzw. 1,3 K bestehen.

Über der Mischkammer 2 ist eine zweite Mischkammer 15 angeordnet, deren Unterseite über einen Verbindungskanal 16 mit der Oberseite der Mischkammer 2 verbunden ist. Der Verbindungskanal 16 ist als dünnes Rohr mit einem Durchmesser von nur einigen Millimetern ausgebildet, damit die Verbindung zwischen den beiden Mischkammern schlecht wärmeleitend ist.

Ein Superleck 17, das bekanntlich normales ⁴He nicht oder praktisch nicht durchläßt, superflüssiges ⁴He jedoch wohl, mündet mit dem einen Ende 17a in und in der Nähe des Bodens der oberen Mischkammer IS und mit dem anderen Ende 17b in und in der Nähe des Lodens der unteren Mischkammer 2. Das Superleck 17 ist schlecht wärmeleitend ausgebildet, und zwar aus denselben Gründen wie der Kanal 16.

In Betrieb ist der Hahn 10 zunächst geöffnet.

Das Pumpsystem 8 führt dann nahezu reines ³He-Gas dem Zuführungskanal 1 zu. In den Vorkühlvorrichtungen 11,12,13 und im Wärmeaustauscher 14 wird das ³He-GaS kondensiert und auf eine Temperatur von etwa 0,7 K gebracht. Im Wärmeaustauscher 5 erfährt das flüssige konzentrierte ³He eine weitere Temperatursenkung und tritt danach in die Mischkammer 2, wo sich zwei durch eine Grenzfläche 18 getrennte Phasen 19 und 20 von konzentriertem ³He bzw. verdünntem ³He (³He gelöst in ⁴He) befinden. Im verdünnten ³He ist das ⁴He superflüssig. Der

Übergang von 'Hc aus der Phase 19 über die Grenzfläche 18 zur Phase 20 bewirkt Kühlung. Das 'Hc, das durch die Grenzfläche 18 gegangen ist, strömt in der verdünnten Phase durch den Verbindungskanal 3 zum Verdampfungsbehälter 4 und kühlt unterwegs im Wärmeaustauscher 5 das konzentrierte ¹Hc, das auf dem Weg zur Mischkammer 2 ist.

Der Verdampfungsbehälter 4 wird abgepumpt vom Pumpsystem 8. Dadurch, daß der Dampfdruck des ³He viel größer ist als der von ⁴He, verläßt fast reines 'He den Verdampfungsbehälter 4 durch den Abführungskcnal 6. Nach Verdichtung wird das abgesaugte ¹He vom Pumpsystem 8 wieder dem Zuführungskanal 1 zugeführt. In der dargestellten Lage ist nicht nur im oberen Teil der unteren Mischkammer 2 sondern auch im Verbindungskanal 16 und in der oberen Mischkammer 15 konzentriertes 'He vorhanden.

Wenn es das Supcrleck 17 nicht gäbe würde dadurch, daß die Kälteerzeugung in der Mischkammer 2 erfolgt und die Mischkammer 15 schlecht wärmeleitend mit der Mischkammer 2 verbunden ist, die Temperatur in der Mischkammer 15 erst nach sehr langer Zeit denselben niedrigen Wert der Temperatur der Mischkammer 2 annehmen. Durch das Supcrleck 17, dessen unteres Ende 17/j in das verdünnte 'He ragt und dessen oberes Ende 17a sich im konzentrierten 'He befindet, kann nun superflüssiges ⁴He aus dem verdünnten 'He in der Mischkammer 2 über dieses Superleck zum konzentrierten 'He in der Mischkammer ls« strömen. Die Treibkraft dabei ist der Unterschied in den osmotischen Drücken von 'Hc, die auf beiden Seiten des Superlecks 17 vorhanden sind. Der osmotische Druck des 'Hc in der verdünnten Lösung an der Stelle des Superleckendes 17h ist niedriger als der in der konzentrierten Lösung an der Stelle des Superleckendcs 17a. Dadurch strömt superflüssiges ⁴He in Richtung von dem niedrigeren zum höheren osmotischen Druck, also von der Mischkammer 2 zur Mischkammer 15.

Das superflüssige ⁴Hc, das an der Stelle 17a aus dem Superleck tritt, verdünnt dort das vorhandene konzentrierte 'Hc, was auf analoge Weise, wie bei der Grenzfläche 18, mit Kälteerzeugung einhergeht. Die Mischkammer 15 nimmt dadurch in sehr kurzer Zeit die niedrige Temperatur der Kammer 2 an. Das in der Mischkammer 15 gebildete verdünnte 'He, das eine höhere Wichte hat als das konzentrierte 'He an dieser Stelle, sinkt durch den Verbindungskanal lfi herab und fügt sich in der Mischkammer 2 zu der verdünnten Phase 20.

Da die Mischkammer 15 sehr schnell abgekühlt ist, kann sehr bald mit einem »singIe-shot«-Experiment angefangen werden, wobei ein mit der Mischkammer 15 in Wärmekontakt stehender nicht dargestellter Gegenstand auf sehr niedrige Temperatur (einige mK) gekühlt wird. Dazu wird das Absperrventil 10 geschlossen, so daß die Zufuhr von konzentriertem ³He zur Mischkammer 2 mit Ausnahme gewisser Nachlieferung aus den Wärmeaustauschern 5 und 14 und aus dem Zuführungskanal 1 aufhört. Dies bedeutet, daC es einen Wärmetransportweg zur Mischkammer 2 weniger gibt. Dadurch sinkt die Temperatur in dei Mischkammer 2 und, durch den Transport von superflüssigem ⁴He über das Superleck 17, auch in dei Mischkammer 15.

Dadurch, daß das Pumpsystem 8 wirksam bleibi und ³He abgesaugt wird, geht der Kühlvorgang in dei Mischkammer 2 weiter. Der in der Mischkammer 15

dem Verbindungskanal 16 und oben in der Mischkammer 2 vorhandene Vorrat konzentriertes ¹He geht allmählich in die verdünnte Phase 20 über. Unter dem Einfluß des hydrostatischen Druckes des im Verbindungskanal 3 vorhandenen verdünnten 'He nimmt verdünntes ¹He die Stelle des verschwindenden konzentrierten 'He ein. Die Grenzfläche 18 schiebt dadurch allmählich nach oben zur Mischkammer 15. Einmal in der Mischkammer 15 angelangt, erfolgt dort die Kälteerzeugung und wird, wegen der schlechten Wärmeleitung von der Mischkammer 2 zur Mischkammer 15, in der letztgenannten Kammer eine Temperatur erreicht, die wesentlich niedriger ist als in der Kammer 2.

Nicht nur kann auf diese Weise der /u kühlende Gegenstand auf eine sehr niedrige Temperatur gebracht werden, sondern auch während langer Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden. Die Mischkammer 15 ist immer nahezu thermisch isoliert.

Durch die Anordnung (F- ig. 1 a) des Superlccks 17 innerhalb des Verbindungskanais Ib, der nun einen angepaßten Durchmesser aufweist, und zwar derart, daß zwischen den beiden Elementen ein kapillarer Ringkanal gebildet ist, wird das Wärmcleck von der unteren zur oberen Mischkammer verringert.

Die Verdünnungskühlmaschinc nach Fig. 2 entspricht in großen Zügen der nach Fig. 1. Der obere Teil der Maschine ist nun nicht dargestellt. Der Fig. I entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Unterschiede sind die folgenden. Das Superleck 17 mündet nun mit dem Ende 17/j in den Verbindungskanal 3 zwischen der Mischkammer 2 und dem Verdampfungsbehälter 4. Weiter ist der zwischen der Mischkammer 2 und dem Superleckende 17/> liegende Teil 3a des Verbindungskanals 3 als Kapillare ausgebildet, in der 'He eine Geschwindigkeit größer als die kritische Geschwindigkeit aufweist. Der große Vorteil dabei ist, daß dadurch superflüssiges ⁴He mit dem 'He mitgerissen wird. Durch die zunehmende Konzentration von superflüssigem ⁴He an der Stelle des Superleckendes 17fc (bzw. durch eine weitere Verdünnung des 'He an dieser Stelle) sinkt an dieser Stelle der osmotische Druck. Der os-

motische Druckunterschied am Superleck 17 nimmt also zu mit der Folge eines größeren Stromes superflüssiges ⁴He vom Verbindungskanal 3 zur Mischkammer 15. Nicht nur sinkt die Temperatur der Mischkammer 15 dadurch schneller, sondern zugleich wird eine niedrigere Temperatur erreicht als in dem Falle, wo es keinen Mitreißeffekt gäbe.

Während des »singlc-shot«-Experimentes wird der Mitreißeffekt beibehalten, weil Hc aus dem Verdampfungsbehälter 4 abgesaugt wird. Dadurch, daß das ⁴He nicht entgegen dem verdünnten ³He zu strömen braucht, bedeutet dies zugleich eine äußerst niedrige Kiihltempcratur der Mischkammer 15 während eines derartigen Experimentes (keine mutucllc Reibung). Übrigens entspricht die Wirkungsweise der in Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise.

Die Vcrdünnungskühlmaschine nach Fig. 3 weicht insofern von der nach Fig. 2 ab, daß das Superleckende 17/i nun in den Verdampfungsbehälter 4 in der Nahe des Bodens des Behälters mündet, so daß es immer superliussiges "Hc aus der vorhandenen verdünnten Phase aufnehmen kann. Im Vcrbindungskanal 3 sind Verengungen 30 vorgesehen, die dafür sorgen, daß 'He durch Überschreitung der kritischen Geschwindigkeit superflüssiges ⁴He zum Verdampfungsbehälter 4 mitreißt, so daß der osmotische Druck in diesem Behälter sinkt und ein größerer Strom siipcrflüssiges ⁴He durch das Superleck 17 zur Mischkammer 15 geht.

Außer dem osmotischen Druckeffekt und dem Mitreißeffekt gibt es im betreffenden Fall zugleich einen Gravitationseffekt, der Strömung von superflüssigem ⁴He acs dem Verdampfungsbehälter 4 durch das Superleck 17 zur Mischkammer 15 fördert.

Im übrigen funktioniert die Maschine, wie bei Fig. 1 beschrieben wurde.

Mit einer derartigen Maschine ist es möglich, in einem »single-shot«-Experiment bei einem Volumen der Mischkammer 15 von etwa 10 cm' und einer Pumpgeschwindigkeit des Pumpsystems 8 von l,lt)~⁵ .ιοί He/Sekunde ein Objekt während etwa 10 Stunden auf einer konstanten niedrigen Temperatur von 3 mK zu halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine für sehr niedrige Temperaturen mit einer ersten Mischkammer für ³He und ⁴He, einem vom unteren Teil der ersten Mischkammer zu einem Verdampfungsbehälter führenden ersten Verbindungskanal, einem vom Verdampfungsbehälter zur Saugseite eines Pumpsystems führenden Abführungskanal für die Abfuhr von im wesentlichen gasförmigen ³He aus dem Verdampfungsbehälter, und einem die Druckseite des Pumpsystems mit der ersten Mischkammer verbindenden Zuführungskanal, der mit dem ersten Verbindungskanal in wärmeaustauschendem Kontakt steht und der ersten Mischkammer flüssiges konzentriertes ³He zuführt, sowie mit einer zweiten Mischkammer, die auf einem höheren Pegel als die erste Mischkammer angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Mischkammer durch einen zweiten Verbindungskana! miteinander verbunden sind, der sich vom unteren Teil der zweiten Mischkammer zum oberen Teil der ersten Mischkammer erstreckt, und wobei mindestens ein Superleck vorhanden ist, das mit einem Ende in den unteren Teil der zweiten Mischkammer mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Superleck (17) mit dem anderen Ende (YIb) unmittelbar in den unteren Teil der ersten Mischkammer (2) (Fig. 1) oder des Verdampfungsbehälters (4) (Fig. 3) oder in den ersten Verbindungskanal (3) (Fig. 2) mündet, und daß in an sich bekannter Weise der die Druckseite des Pumpsystems (8) «lit der ersten Mischkammer (2) verbindende Zuführungskanal (1) ein Absperrventil (10) enthält.

2. ³He-⁴He-VerdünnungskühImaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mündung des Superlecks (17) in den unteren Teil des Verdampfungsbehälters (4) der erste Verbindungskanal (3) Verengungen (30) aufweist, die so ausgebildet sind, daß das ³He darin seine kritische Geschwindigkeit überschreitet (Fig. 3).

3. ³He-⁴He-VerdünnungskünImaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mündung des Superlecks (17) in den ersten Verbindungskanal (3) ein stromaufwärts der Mündung liegender Teil des ersten Verbindungskanals (3) als Kapillare (3a) ausgebildet ist, in welcher das ³He seine kritische Geschwindigkeit überschreitet (Fig. 2).

4. ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mündung des Superlecks (17) in die erste Mischkammer (2) das Superieck (17) durch den zweiten Verbindungskanal (16) geführt ist.