DE6939897U

DE6939897U - DETECTOR COOLING CHAMBER WITH FLEXIBLE CONNECTION TO THE COOLANT RESERVOIR

Info

Publication number: DE6939897U
Application number: DE19696939897
Authority: DE
Inventors: Helmut Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-10-11
Filing date: 1969-10-11
Publication date: 1970-02-26

Description

ι * Helmut Franke
Beschreibung * Helmut Franke
description

Detektorküh!kammer mit flexibler Verbindung zum KtthlaittelvorratsgefäßDetector cooling chamber with flexible connection to the refrigerant storage vessel

Die Erfindung betrifft eine Detektorkühlkammer insbesondere für Germanium Strahlungsdetektoren.The invention relates to a detector cooling chamber in particular for Germanium radiation detectors.

Germanium Strahlungsdetektoren haben wegen ihrer hohen Energieauflösung eine ständig wachsende Bedeutung in der Kernstrahlungsmesstechnik erlangt. Aus verschiedenen Gründen müssen sie ununterbrochen ,. auf der Temperatur des flüssigen Stickstoffs gehalten werden. UmGermanium radiation detectors have because of their high energy resolution a steadily growing importance in nuclear radiation measurement technology attained. They need to be uninterrupted for various reasons ,. be kept at the temperature of liquid nitrogen. Around

dabei ein Vereisen und Verschmutzen ihrer Oberfläche zu verhindern. ψ werden sie in evakuierbaren Kühlkammern eingebaut, die mit einem Kühlmittelvorratsgefäß verbunden sind.to prevent their surface from icing up and soiling. ψ they are installed in evacuable cooling chambers that are connected to a coolant storage vessel.

„ Zur Erfüllung dieser Erfordernisse sind folgende Anordnungen bekannt: f 1.) Die Kühlkammer befindet sich unterhalb des Kühlraittelvorratsgefäßes und die Kühlmittel-Zuführung erfolgt mittels Schwerkraft durch ein thermisch isoliertes Rohr."The following arrangements are known to meet these requirements: f 1.) The cooling chamber is located below the coolant storage vessel and the coolant is supplied by means of gravity through a thermally insulated pipe.

ι 2.) Die Kühlkammer befindet sich oberhalb des Kühlmittelvorrats-,· gefäßes und die Kühlung erfolgt über ein in das Kühlmittel ' eingetauchten Cu-Stab, an dessen oberen Ende der Detektor imge- ι 2.) The cooling chamber is located above the coolant reservoir,

bracht ist.is brought.

Ϊ Beide Anordnungen gibt es mit geradem oder abgewinkeltem Rohr bzw. Kühlstab, d.h. mit vertikaler oder horizontaler Lage der Kühlkammer. Ϊ Both arrangements are available with a straight or angled tube or cooling rod, ie with a vertical or horizontal position of the cooling chamber.

Die Wahl der vertikalen oder horizontalen Anordnung der .Kühlkammer wird durch die Erfordernisse der Messung bestimmt und kann dann nicht mehr für ein anderes Experiment geändert werden. Der hohe " Preis von Germanium-Detektoren_s Kühlkammer und Kühlmittelvorratsgefäß macht die gewählte Beschränkung auf eine der Anordnungen unökonomisch. The choice of the vertical or horizontal arrangement of the .Kühlkammer is determined by the requirements of the measurement and can then no longer be changed for another experiment. The high "price of germanium detectors _s cooling chamber and coolant reservoir makes the selected restriction to one of the arrangements uneconomical.

Diese Schwierigkeit wird durch das Einfügen eines flexiblen, doppelwandigen Metallschlauches zwischen Kühlmittelvorratsgefäß ! _κτ, und Kühlkammer beseitigt (Patentanmeldung vom 19. 3. 69 s. -O- (Zeitschrift "Nuclear Instruments and Methods" 72 (1969)1o7-1o8). Diese Anordnung hat noch folgende Nachteile: 1.) Da die Kühlkammer und der Raum zwischen den beiden Schläuchen nicht getrennt ist, bestimmt die hohe Anforderung an das Vakuum und die Sauberkeit in der Kühlkammer auch das Vakuum und die Sauberkeit des Raumes zwischen dan Metallschläuchen, obwohl dort die Anforderungen aus Gründen der thermischenThis difficulty is alleviated by inserting a flexible, double-walled metal hose between the coolant reservoir! _κ τ, and cooling chamber eliminated (patent application dated 3/19/69 see -O- (magazine "Nuclear Instruments and Methods" 72 (1969) 1o7-1o8). This arrangement has the following disadvantages: 1.) Since the cooling chamber and the space between the two hoses is not separated, the high demands on the vacuum and the cleanliness in the cooling chamber also determine the vacuum and the cleanliness of the space between the metal hoses, although there the requirements for reasons of thermal

Helmut Franke
Beschreibung Helmut Franke
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Detektorkühlkammer mit flexibler Verbindung zum KühlmittelvorratsgefäßDetector cooling chamber with flexible connection to the coolant storage vessel

Isolierung geringer sind. Man benötigt also eine starke Gitterpumpe, um Kühlkammer und die Metallschläuche gleichzeitig evakuieren zu können.Insulation are lower. So you need a strong grid pump, in order to be able to evacuate the cooling chamber and the metal hoses at the same time.

2.) Bei langen Metallschläuchen sind die Kühlmittel-Verluste durch Wärmestrahlung - weitgehend unabhängig vom Vakuum - hoch. Wegen der damit verbundenen Verschlechterung des Vakuums, besonders in der Detektorkühlkammer, kann aber kein zusätzliches Isoliermaterial in dem Raum zwischen den beiden Metallschläuchen angebracht werden.2.) With long metal hoses, the coolant losses are through Thermal radiation - largely independent of the vacuum - high. Because of the associated deterioration in the vacuum, especially in the detector cooling chamber, but no additional insulating material can be placed in the space between the two metal hoses will.

3.) Die beschriebene Anordnung kann nicht für Kühlkammern verwendet werden, die sich über dem Kühlmittelvorratsgefäß befinden, da dann das Kühlmittel nicht bis zum Detektor gelangt.3.) The arrangement described cannot be used for cooling chambers located above the coolant storage vessel, as the coolant then does not reach the detector.

4.) Da Kühlkammer und der Raum zwischen den Metallschläuchen nicht getrennt sind, kann die Detektorkühlkammer nicht direkt an das KUhlmittelvorratsgefäß angeschlossen werden.4.) Because the cooling chamber and the space between the metal hoses are not are separated, the detector cooling chamber cannot be connected directly to the coolant reservoir.

Es bestand die Aufgabe/There was the task /

a) Die Kühlkammer von den Metallschläuchen zu trennen und die Metallschläuche so zu isolieren, daß die Kühlmittel-Verluste verringert werden.a) Separate the cooling chamber from the metal hoses and the metal hoses to insulate so that the coolant losses are reduced.

b) Die Flexibilität auch für den Fall zu erhalten, daß die Detektorkühlkammer oberhalb des Kühlmittelvorratsgefäßes betrieben wird.b) The flexibility to be maintained even in the event that the detector cooling chamber is operated above the coolant storage vessel.

Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß : zu a) die Detektorkühlkammer vakuummäßig von den Metallschläuchen getrennt und das Vakuum zwischen den Metallschläuchen durch ein Absorptionsmittel (Zeolith, Aktivkohle) aufrechterhalten wird. Der innere Metallschlauch ist zur besseren thermischen Isolation mit mehreren Lagen einer Isolationsfolie umgeben, zu b) daß in den inneren Metallschlauch wahlweise eine biegsame Kupferlitze eingezogen werden kann, die mit der Detektorkühlplatte verschraubt wird. Auf der anderen Seite wird die Kupferlitze entweder direkt durch das Kühlmittel (Metallschläuche an der Unterseite eines Kühlnittelvorratsgefäßes angeschlossen) oder durchThe object is achieved according to the invention in that: a) the detector cooling chamber is vacuum-separated from the metal hoses and the vacuum between the metal hoses is maintained by an absorbent (zeolite, activated carbon). The inner metal hose is surrounded by several layers of insulation film for better thermal insulation, to b) that a flexible copper wire can optionally be drawn into the inner metal hose, which is screwed to the detector cooling plate. On the other hand, the copper braid is either directly through the coolant (metal hoses connected to the underside of a coolant storage vessel) or through

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Helmut Franke
Beschreibung Helmut Franke
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einen eingeschraubten Kupferstab gekühlt, der seinerseits von oben in das Kühlmittel eintaucht (Metallschlauch an der Oberseite eines KUhlmittelvorratsgefäßes angeschlossen). Die Kupferlitze ist bei der Temperatur des flüssigen Stickstoffs noch genügend elastisch.a screwed-in copper rod, which in turn is cooled from above immersed in the coolant (metal hose on top of a Coolant storage tank connected). The copper braid is still sufficiently elastic at the temperature of liquid nitrogen.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Kühlkammer so ausgebildet, daß sie wahlweise ohne Metallschlauch an das Kühlmittelvorratsgefäß angeschlossen werden kann. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß eine Kühlkammer in jeder beliebigen Lage betrieben werden kann und ein Metallschlauch wahlweise für verschiedene Kühlkammern verwendet werden kann.According to a further embodiment of the invention, the cooling chamber is designed so that it can optionally be connected to the without a metal hose Coolant reservoir can be connected. The advantages achieved by the invention are that a The cooling chamber can be operated in any position and a metal hose can be used for different cooling chambers can be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und soll im Folgenden näher beschrieben werden. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch den Metallschlauch und die Kühlkammer.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. It shows Fig. 1 a section through the metal hose and the Cooling chamber.

Der innere Metallschlauch (5) ist an seinem unteren Ende über ein Rohrstück (8) mit einem durchbohrten Kupferzylinder (10) verbunden. An ihn ist ein zweites konzentrisches Rohr (9) geschweißt das an seinem oberen Ende mit einem Flansch (7) verbunden ist. An diesem -Flansch ist auch der äußere Metallschlauch (6) angeschweißt, der an seinem oberen Ende über ein Rohrstück (3) mit dem oberen Flansch (1) verschweißt ist. Mit ihm ist über einem Zwischenstück (4) und ein dünnwandiges Rohr (2) auch der innere Metallschlauch verschweißt. In dieses Rohr ragt das Zuführungsrohr vom Kühlmittelvorratsgefäß. Da der obere Flansch druckdicht mit dem Kühlmittelvorratsgefäß verbunden ist, verhindert der entstehende Oberdruck ein Ansteigen des Kühlmittels über den unteren Rand des Zuführungsrohres hinaus.The inner metal hose (5) is at its lower end over a Pipe section (8) connected to a pierced copper cylinder (10). A second concentric tube (9) is welded to it its upper end is connected to a flange (7). The outer metal hose (6) is also welded to this flange is welded to the upper flange (1) at its upper end via a pipe section (3). With him is an intermediate piece (4) and a thin-walled tube (2) also welded the inner metal hose. The supply pipe from the coolant storage vessel protrudes into this pipe. Since the upper flange is connected to the coolant reservoir in a pressure-tight manner, the resulting overpressure prevents the Coolant beyond the lower edge of the supply pipe.

Der Raum zwischen dem Metallschlauch wird über ein Ventil (17) evakuiert. Der innere Metallschlauch ist von einem Absorptionsmittel umgeben, das von einem Kupfernetz gehalten wird. Zur thermischen Isolierung ist der Raum zwischen den Metallschläuchen durch mehrere The space between the metal hose is evacuated via a valve (17). The inner metal hose is surrounded by an absorbent that is held in place by a copper mesh. For thermal insulation, the space between the metal hoses is provided by several

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Helmut Franke BeschreibungHelmut Franke Description

Detektorkühlkammer mit flexibler Verbindung zum KühlmittelvorratsgefäßDetector cooling chamber with flexible connection to the coolant storage vessel

Lagen einer Isolationsfolie ausgefüllt.Filled in layers of insulation film.

An den unteren Flansch (7) wird die Kühlkammer mit ihrem oberen Flansch (II) angeschraubt. An ihm ist ein dünnwandiges Rohr (12) angeschweißt, das an seinem unteren Ende die Detektorkühlplatte (14) trägt. Ein zweites an den Flansch angeschweißtes Rohr (13) trägt Ventil, Gitterpumpe und 'Iioclispannungsdurchführung und ist am unteren Ende mit einen 2. Flansch (15) verschweißt, mit dem die Endkappe (16) hochvakuumdicht verschraubt wird. Der obere Flansch (11) ist so ausgebildet, daß er direkt an den Flansch des Kühlmittelvorratsgefäßes angeschlossen werden kann.The cooling chamber with its upper one is attached to the lower flange (7) Flange (II) screwed on. A thin-walled tube (12) is welded to it, which has the detector cooling plate at its lower end (14) carries. A second tube (13) welded to the flange carries the valve, grid pump and voltage feedthrough and is welded to a second flange (15) at the lower end, with which the end cap (16) is screwed on in a high vacuum-tight manner. Of the upper flange (11) is designed so that it can be connected directly to the flange of the coolant storage vessel.

Wenn die Kühlkammer nur weniger als 45° aus der Vertikalen gekippt wird, gelangt das Kühlmittel durch die Bohrung in den Kupferzylinder (10) und kühlt die Kühlplatte (14). Da die Flansche (11) und (7) druckdicht verschraubt sind, kann auch hier das Kühlmittel nicht hochsteigen.When the cooling chamber is tilted less than 45 ° from the vertical the coolant enters the copper cylinder (10) through the bore and cools the cooling plate (14). Since the flanges (11) and (7) are screwed pressure-tight, the coolant cannot rise here either.

Soll die Kühlkammer stärker gekippt werden, so wird der Kupferzylinder (10) mit der Kühlplatte (14) durch eine Schraube (18) dicht verschraubt.If the cooling chamber is to be tilted more, the copper cylinder (10) with the cooling plate (14) is screwed (18) tightly screwed.

Fig. (2) zeigt die Detektorkühlkammer mit eingeführter Kupferlitze.Fig. (2) shows the detector cooling chamber with inserted copper braid.

Soll die Kühlkammer um mehr als 90° aus der Vertikalen gekippt werden, so wird eine Kupferlitze mit Endstücken (20) in den inneren Metallschlauch eingezogen und mit dem Zwischenstück (4) und dem Kupferzylinder (10) verschraubt . Die Detektorktihlkammer wird durch Drehen auf das Gewindestück des Teiles (20) geschraubt und am Flansch (7) befestigt.If the cooling chamber is to be tilted more than 90 ° from the vertical, a copper braid with end pieces (20) is inserted in the inner Metal hose pulled in and screwed to the intermediate piece (4) and the copper cylinder (10). The detector cooling chamber will screwed onto the threaded piece of the part (20) by turning and fastened to the flange (7).

Soll die Kühlkammer oberhalb des Kühlmittelvorratsgefäßes angeordnet sein, so wird, wie Fig. (3) zeigt, der Flansch (1) des Metallschlauches auf den oberen Flansch (21) des Kühlmittelvorratsgefäßes geschraubt* Die Kühlung erfolgt Über einen Kupferstab (22), der in das Endstück (20) geschraubt ist und in das Kühlmittel eintaucht.If the cooling chamber is to be arranged above the coolant storage vessel, then, as FIG. (3) shows, the flange (1) of the Metal hose screwed onto the upper flange (21) of the coolant storage vessel * The cooling takes place via a copper rod (22), which is screwed into the end piece (20) and immersed in the coolant.

Claims

Protection claims: Helmut Franke detector cooling chamber with flexible connection to the coolant supply

1) Detektorkühlkammer mit flexibler Verbindung zum Kühlroittelvorratsgefäß dadurch gekennzeichnet:1) Detector cooling chamber with flexible connection to the coolant storage vessel characterized by:

daß der Raum zwischen den Metallschläuchen von dem der Kühlkammer getrennt ist, so daß die Kühlkammer auch unabhängig von den flexiblen Metallschläuchen direkt an das Kühlmittelvorratsgefäß angeschlossen werden kann._x that the space between the metal hoses is separated from that of the cooling chamber, so that the cooling chamber can also be connected directly to the coolant storage vessel independently of the flexible metal hoses. _x

2) Detektorkühlkammer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet: daß das Vakuum zwischen den Metallschläuchen durch ein Absorptionsmittel (Zeolith, Aktivkohle) aufrechterhalten wird und der innere Metallschlauch zur thermischen Isolierung von mehreren Lagen einer Isolations folie umgeben ist_#/ 2) Detector cooling chamber according to claim 1, characterized in that the vacuum between the metal hoses is maintained by an absorbent (zeolite, activated carbon) and the inner metal hose for thermal insulation is surrounded by several layers of insulation film _{# /}

3) Detektorkühlkammer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet; daß wahlweise in den inneren Metallschlauch eine Kupferlitze eingezogen werden kann, die mit den Endstücken des inneren Metallschlauch^ dicht verschraubt wird. .3) detector cooling chamber according to claim 1, characterized; that Optionally, a copper braid can be drawn into the inner metal hose, which is screwed tightly to the end pieces of the inner metal hose ^. .

4) Detektorkühlkammer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet: daß der flexible Metallschlauch wahlweise auf den oberen Flansch eines stehenden Kühlnittelvorratsgefäßes aufgeschraubt werden kann und die Kupferlitze durch einen Kupferstab verlängert werden kann, der in das Kühlmittel eintaucht.4) detector cooling chamber according to claim 1, characterized in: that the flexible metal hose can optionally be screwed onto the upper flange of a standing coolant storage vessel and the copper braid can be extended by a copper rod that is immersed in the coolant.

ί)9 ο ij 8 9 7ί) 9 ο ij 8 9 7