DE2721542C3 - Hoch 3 He-4 He-Verdünnungskühlmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ¹He-⁴He-VCrdünnungskühlmaschine für sehr niedrige Temperaturen mit einer ersten Mischkammer für 'He 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 'He aus dem Verdampfungsbehältei, 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 'He 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 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. Durch die Springbrunnenpumpe wird superflüssiges ⁴He dem Verdampfungsbehälter entnommen und der zweiten Mischkammer zugeführt. Über die erste Mischkammer erreicht das superflüssige ⁴He wieder den Verdampfungsbehältei·. Durch die ⁴He-Zirkulation nebst der für die Verdünnungskühlmaschine üblichen ³He-Zirkulation wird eine viel größere Kühlleistung erhalten als bei der 'He-Zirkulation allein.

Bei Verdünnungskühlmaschinen mit ausschließlich einer 'He-Zirkulation werden für bestimmte Versuche vorübergehend niedrigere Temperaturen erzeugt als die bei normalem kontinuierlichem Betrieb auftretenden Kühltemperaturen, indem die Zufuhr von konzentriertem 'He zu der Mischkammer, in der die Kälteerzeugung erfolgt, angehalten wird (»singleshot«-Experimente). Dieses Anhalten kann auf einfache Weise dadurch erfoJgen, <?ίΒ ein Absperrelement in der 'He-Gaszufuhr der Maschine, das sich auf Raumtemperatur befindet, in den geschlossenen Zustand gebracht wird.

Durch Unterbrechung des Stromes von konzentriertem 'He zur Mischkammer wird der Wärmetransport zur Mischkammer kleiner und folglich sinkt die Temperatur darin.

Während nach dem Absperren des Stromes von konzentriertem 'He das Abpumpen des 'He-Gases aus dem Verdampfungsbehälter fortgesetzt wird, wird die Trennfläche, die in der Mischkammer zwischen dem verdünnten ³He und dem darauf treibenden konzentrierten 'He mit geringerer Wichte vorhanden ist, auf einem immer höheren Pegel liegen, und zwar da-

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

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

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

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

nit einer einfachen Mischkammer. Hat die Trenndüse zwischen dem konzentrierten und dem verdünnten ³He 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 ¹He 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: V₂ bis T Tag) die niedrige Temperatur der unteren Mischkammer an. Erst nach einer derart langen Wartezeit kann ein »sing!e-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 füV 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 ¹He-⁴He-*'erdünnungskühlmaschine 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 Kammer ermöglicht.

Nach der Erfindung weist die ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine der in der Einleitung genannten Art das Kennzeichen auf, daß das Superleck mit dem anderen Ende unmittelbar in den unteren Teil der ersten Mischkammer oder des Verdampfungsbehälters oder in d«;n ersten Verbindungskanal m ündet, und daß in an sich bekannter Weise der die Druckseite des Pumpsystems mit der ersten Mischkammer verbindende Zuführuugskanal ein Absperrventil enthält.

Auf diese Weise ist erreicht worden, daß infolge eines osmotischen Druckunterschiedes am Superleck, gegebenenfalls unterstützt durch Gravitation, das aus dem verdünnten -¹He in der ersten Mischkammer, dem ersten Verbindungskanal oder dem Verdampfungsbehälter herrührende superflüssige ⁴He durch das Superleck zur konzentriertes, nahezu reines ³He 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 das konzentrierte ¹He, was mit

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

Dadurch, daß der Strom verdünntes 'He, 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«-Experimenl nach sehr kurzer Zeit anfangen.

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

Eine günstige Ausführungsform der ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine 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 ³He 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 Verdampfungsbehälter bzw. in dem ersten Verbindungskanal vorhandene verdünnte ³He noch weiter verdünnt wird, wodurch der osmotische Druck an dieser Stelle abnimmt. Der osmotische Druckunterschied am Superleck nimmt dadurch zu. Dies hat eine Zunahme des Stromes des superflüssigen ⁴He durch das Superleck 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 »single-shote-Experiment beibehalten werden kann.

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

Durch diese Anordnung wird das Wärmeleck von der ersten zu der 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 erfind'ingsgema'ßen 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. I, 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 Ausführungsform, bei der die obere Mischkammer über das Superleck mit dem Verdampfungsbehälter verbunden ist und in dem Vcrbindungskanal zwischen der unteren Mischkammer und den Verdampfungsbehälter Verengungen vorgesehen sind.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Zufiihrungskanal 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 Vcrbindungskanal 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 Flüssigheliumbad von 4.2 K bzw. 1,3 K bestehen.

Über der Mischkammer 2 ist eine zweite Mischkammer 15 angeordnet, deren Unterseite über einen Vcrblnd'jn^iksns! I^ P¹I* H**r Ohw^rcpitp Hpr 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 Näiie des Bodens der oberen Mischkammer 15 und mit dem anderen Ende 17b in und in der Nähe des Bodens 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 ι 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 ι 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 ¹IIc aus der Phase 19 über die Grenzfläche 18 zur Phase 20 bewirkt Kühlung. Das ¹I Ic das durch die Grenzfläche 18 gegangen ist, strömt ir der verdünnten Phase durch den Vcrbindungskanal 2 zum Verdampfungsbehälter 4 und kühlt unterwegs in Wärmeaustauscher5 das konzentrierte ¹IIc, das au] dem Weg zur Mischkammer 2 ist.

Der Verdampfungsbehälter 4 wird abgepumpt von Pumpsystem 8. Dadurch, daß der Dampfdruck de: ¹He viel größer ist als der von ⁴He, verläßt fast reine! M Ie den Verdampfungsbehälter 4 durch den Abfiih rungskanal 6. Nach Verdichtung wird das abgesaugte ¹IIe vom Pumpsystem 8 wieder dem Zufiihrungska nal 1 zugeführt. In der dargestellten Lage ist nicht mn im oberen Teil der unteren Mischkammer 2 sonden auch im Verbindungskanal 16 und in der oncrei Mischkammer 15 konzentriertes ¹IIe vorhanden.

Wenn es das Superleck 17 nicht gäbe, wurde da durch, daß die Kälteerzeugung in der Mischkammer i erfolgt und die Mischkammer 15 schlecht wärmelei tend mit der Mischkammer 2 verbunden ist, die Tem peratur in der Mischkammer 15 erst nach sehr langei Zeit denselben niedrigen Wert der Temperatur dei Mischkammer 2 annehmen. Durch das Superleck 17 dessen unteres Ende 17fo in das verdünnte ¹He rag und dessen oberes Ende 17a sich im konzentrierter ¹He befindet, kann nun superflüssiges ⁴IIe aus den verdüii.iten 'He in der Mischkammer 2 über diese; Superleck zum konzentrierten 'Hc in der Mischkam mer 15 strömen. Die Treibkraft dabei ist der Unter schied in den osmotischen Drücken von ¹He. die au beiden Seiten des Superlecks 17 vorhanden sind. Dei osmotische Druck des 'He in der verdünnten Lösunj an der Stelle des Superleckendcs 17fc ist niedriger al: der in der konzentrierten Lösung an der Stelle de: Superleckendes 17a. Dadurch strömt superflüssige: ⁴He in Richtung von dem niedrigeren zum höherei osmotischen Druck, also von der Mischkammer 2 zu; Mischkammer 15.

Das superflüssige ⁴He, das an der Stelle 17a au: dem Superleck tritt, verdünnt dort das vorhanden«

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Grenzfläche 18, mit Kälteerzeugung einhergeht. Dit Mischkammer 15 nimmt dadurch in sehr kurzer Zei die niedrige Temperatur der Kammer 2 an. Das ir der Mischkammer 15 gebildete verdünnte 'He, da: eine höhere Wichte hat als das konzentrierte 'He ar dieser Stelle, sinkt durch den Verbindungskanal K 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 »single-shot«-Experimem angefangen werden, wobei ein mit der Mischkammei 15 in Wännekontakt stehender nicht dargestellte] 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 au; dem Zuführungskanal 1 aufhört. Dies bedeutet, da£ es einen Wärmetransportweg zur Mischkammer 1 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 bleib' 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 ³He nimmt verdünntes ³He die Stelle des verschwindenden konzentiierten ³He ein. Die Grenzfläche 18 schiebt dadurch allmählich nach oben zur Mischkammer IS. 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 zu 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 (Fig. I a) des Superlecks 17 innerhalb des Verbindungskanals 16, der nun einen angepaßten Durchmesser aufweist, und zwar derart, daß zwischen den beiden Elementen ein kapillarer Ringkanal gebildet ist, wird das Wärmeleck von der unteren zur oberen Mischkammer verringert.

Die Verdünnungskühlmaschine nach Fig. 2 entspricht in großen Zügen der nach Fig. 1. Der obere Teil der Maschine ist nun nicht dargestellt. Der Fig. 1 entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Unterschiede sind die folgenden. Das Superleck 17 mündet nun mit dem Ende 17b in den Verbindungskanal 3 zwischen der Mischkammer 2 und dem Verdampfungsbehälter 4. Weiter ist der zwischen der Mischkammer 2 und dem Superleckende 17fc liegende Teil 3a des Verbindungskanals 3 als Kapillare ausgebildet, in der ³He eine Geschwindigkeit größer als die kritische Geschwindigkeit aufweist. Der große Vorteil dabei ist, daß dadurch superflüssiges ⁴He mit dem ³He mitgerissen wird. Durch die zunehmende Konzentration von superflüssigem n«,, lic. Stvüc des Süpcricckcndcs 17t (bz-.v. di^ch eine weitere Verdünnung des ³He an dieser Stelle) sinkt an dieser Stelle der osmotische Druck. Der osmotische 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 »single-shot«-Experimentes wird der Mitreißeffekt beibehalten, weil He aus dem Verdampfungsbehalter 4 abgesaugt wird. Dadurch, daß das He nicht entgegen dem verdünnten ³He zu strömen braucht, bedeutet dies zugleich eine äußerst niedrige Kühltemperatur der Mischkammer 15 während eines derartigen Experimentes (keine mutuelle

ι "> Reibung). Übrigens entspricht die Wirkungsweise der in Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise.

Die Verdünnungskühlmaschine nach Fig. 3 weicht insofern von der nach Fig. 2 ab, daß das Supciicckende 17 fc nun in den Verdampfungsbehälter 4 in der

-'·' Nähe des Bodens des Behälters mündet, so daß es immer superflüssiges ⁴He aus der vorhandenen verdünnten Phase aufnehmen kann. Im Verbindungskanal 3 sind Verengungen 30 vorgesehen, die dafür sorgen, daß ³He durch Überschreitung der kritischen

2") Geschwindigkeit superflüssiges ⁴He zum Verdampfungsbehälter 4 mitreißt, so daß der osmotische Druck in diesem Behälter sinkt und ein größerer Strom superflüssiges ⁴He durch das Superleck 17 zur Mischkammer 15 geht.

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

r> 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 cm³ und einer Pumpgeschwindigkeit des Pumpsystems 8 von 1,10"' mnl ³Hp/Sp.kunde ein Objekt während etwa 10 Stunden auf einer konstanten niedrigen Temperatur von 3 mK zu halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

909 683/400

Claims (4)

Patentansprüche:

1. 'He-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 'He 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 Verbindungskanai 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 (17b) 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) mit der ersten Mischkammer (2) verbindende Zuführungskanal (1) ein Absperrventil (10) enthält.

2. 'He-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 ¹He darin seine kritische Geschwindigkeit überschreitet (Fig. 3).

3. ³He-⁴He-Verdünnungskühlmaschine 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 ¹He seine kritische Geschwindigkeit überschreitet (Fig. 2).

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