Claims (15)
PATENTTIVAATIMUKSETPATENT CLAIMS
1. Kryogeeniton jäähdytyslaite, joka käsittää: tyhjiökammion (4); lämpösäteilysuojan (54, 10), joka ympäröi työaluetta (20) ja sijaitsee tyhjiökammi- ossa; cryofree-jäähdytysjärjestelmän, jossa on jäähdytysaste, joka on kytketty läm- pösäteilysuojaan; kylmäkappaleen (12) tyhjiöskammiossa, jossa kylmäkappaleen muodostaa pinta, joka on yhdistetty jäähdytysjärjestelmän jäähdytysasteeseen kytkettyyn kylmäle- — vyyn; kohdakkaiset aukot (52, 56, 58) lämpösäteilysuojassa ja tyhjiökammion seinämäs- sä; näytteenlatauslaitteen, jossa on yksi tai useampi pitkänomainen koetin (3) ja näyt- teenpitolaite (2) kiinnitettynä yhteen tai useampaan pitkänomaiseen koettimeen — näytteenpitolaitteen viemiseksi kohdakkaisten aukkojen (52, 56, 58) läpi työalueel- le; yhden tai useamman lämpöliittimen, missä näytteenpitolaite on irrotettavasti liitetty lämmön johtumista varten lämpöliittim(ijen kautta kylmäkappaleeseen näytteenpi- tolaitteessa (2) tai sen päällä olevan näytteen (1) esijäähdyttämiseksi ennen näyt- teenpitolaitteen viemistä työalueelle (20); ja työalueella sijaitsevan kannattimen (15); tunnettu siitä, että näytteenpitolaite (2) sisältää yhden tai useamman sähköisen liitimen sähkö- ja lämpöliitäntöjen tekemisen mahdollistamiseksi kannattimeen (15) työalueella (20).1. A cryogen-free cooling device comprising: a vacuum chamber (4); a thermal radiation shield (54, 10), which surrounds the work area (20) and is located in a vacuum chamber; of a cryofree cooling system with a cooling stage connected to a thermal radiation shield; of the cold body (12) in the vacuum chamber, where the cold body is formed by a surface connected to a cold plate connected to the cooling stage of the cooling system; aligned openings (52, 56, 58) in the thermal radiation shield and in the wall of the vacuum chamber; a sample loading device with one or more elongated probes (3) and a sample holding device (2) attached to one or more elongated probes — for taking the sample holding device through aligned openings (52, 56, 58) into the work area; one or more thermal connectors, where the sample holding device is removably connected for heat conduction via thermal connectors to the cold body in the sample holding device (2) or for pre-cooling the sample (1) on top of it before taking the sample holding device to the work area (20); and the support (15) located in the work area characterized in that the sample holding device (2) contains one or more electrical connectors to enable electrical and thermal connections to be made to the bracket (15) in the work area (20).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, jossa kylmäkappaleen muodostaa lämpösäteilysuoja (10, 54).2. The device according to claim 1, where the cold body is formed by a thermal radiation shield (10, 54).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, jossa kylmälevyyn kytketty jääh- dytysaste on jäähdytysjärjestelmän ensimmäinen jäähdytysaste ja jossa ensim-3. A device according to claim 1 or 2, where the cooling stage connected to the cold plate is the first cooling stage of the cooling system and where the first
mäiseen jäähdytysasteeseen kytketty lämpösäteilysuoja on ensimmäinen läm- pösäteilysuoja (54), joka laite käsittää lisäksi toisen lämpösäteilysuojan (10), joka sijaitsee ensimmäisen säteilysuojan (54) sisällä ja ympäröi työaluetta (20), ja jossa cryofree-jäähdytysjärjestelmässä on toinen jäähdytysaste, joka on konfiguroitu olemaan kylmempi kuin ensimmäinen jäähdytysaste ja joka on kytketty toiseen lämpösäteilysuojaan, jossa toisessa säteilysuojassa on aukko (58), joka on koh- dakkain ensimmäisen lämpösäteilysuojan ja tyhjiäkammion seinämän aukkojen (52, 56) kanssa siten, että näytteenpitolaite (2) pääsee kulkemaan sen läpi, missä näytteenpitolaite on valinnaisesti irrotettavasti liitetty lämmön johtumista varten toiseen lämpösäteilysuojaan.The thermal radiation shield connected to the first cooling stage is the first thermal radiation shield (54), which device additionally comprises a second thermal radiation shield (10), which is located inside the first radiation shield (54) and surrounds the work area (20), and where the cryofree cooling system has a second cooling stage, which is configured to be colder than the first cooling stage and which is connected to the second thermal radiation shield, where the second radiation shield has an opening (58) that faces the openings (52, 56) of the first thermal radiation shield and the wall of the vacuum chamber so that the sample holding device (2) can pass through it, where the sample holding device is optionally removably connected for heat conduction to another thermal radiation shield.
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, jossa kylmälevyyn kytketty jääh- dytysaste on cryofree-jäähdytysjärjestelmän toinen jäähdytysaste ja jossa toiseen jäähdytysasteeseen kytketty lämpösäteilysuoja on toinen lämpösäteilysuoja (10), joka laite käsittää lisäksi ensimmäisen lämpösäteilysuojan (54), joka ympäröi työ- — aluetta (20) ja sijaitsee tyhjiökammiossa, jossa toinen lämpösäteilysuoja sijaitsee ensimmäisen lämpösäteilysuojan sisällä, jolla cryofree-jäähdytysjärjestelmällä on ensimmäinen jäähdytysaste, joka on kytketty ensimmäiseen lämpösäteilysuojaan, jossa toinen jäähdytysaste on konfiguroitu olemaan kylmempi kuin ensimmäinen jäähdytysaste, jossa ensimmäisessä säteilysuojassa on aukko (56), joka on koh- dakkain toisen lämpösäteilysuojan ja tyhjiökammion seinämän aukkojen (52, 58) kanssa siten, että näytteenpitolaite (2) pääsee kulkemaan sen läpi.4. A device according to claim 1 or 2, in which the cooling stage connected to the cold plate is the second cooling stage of the cryofree cooling system, and in which the thermal radiation shield connected to the second cooling stage is another thermal radiation shield (10), which device also comprises a first thermal radiation shield (54), which surrounds the working area (20) and located in a vacuum chamber where the second thermal radiation shield is located within the first thermal radiation shield, wherein the cryofree cooling system has a first cooling stage connected to the first thermal radiation shield, where the second cooling stage is configured to be colder than the first cooling stage, wherein the first radiation shield has an opening (56) which faces the openings (52, 58) of the second thermal radiation shield and the wall of the vacuum chamber so that the sample holding device (2) can pass through it.
5. —Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, jossa kannatin (15) on liitetty laimennusjäähdyttimen sekoituskammioon.5. —A device according to one of claims 1-4, in which the bracket (15) is connected to the mixing chamber of the dilution cooler.
6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa tyhjiökammion — seinämän kohdakkainen aukko (52) sisältää sulkemisjärjestelmän (5), kuten tyh- jiöventtiilin.6. A device according to one of the preceding claims, in which the aligned opening (52) of the vacuum chamber — wall contains a closing system (5), such as a vacuum valve.
7. — Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa yksi tai useampi lämpöliitin käsittää yhden tai useamman lämpöä johtavan jousen (31), jo(t)ka on asennettu lämpöä johtavan kontaktin aikaansaamiseksi kylmäkappaleen ja näyt- teenpitolaitteen välille.7. — A device according to one of the preceding claims, in which one or more thermal connectors comprise one or more heat-conducting springs (31), already installed to establish a heat-conducting contact between the cold body and the sample holding device.
8. Patenttivaatimusten 2 ja 7 mukainen laite, jossa näytteenpitolaite on varustet- tu lämpöä johtavalla jousella (lämpöä johtavilla jousilla) säteilysuojan aukon sisä- — pintaan kytkeytymiseksi.8. A device according to patent claims 2 and 7, where the sample holding device is equipped with a heat-conducting spring (heat-conducting springs) for connecting to the inner surface of the opening of the radiation shield.
9. Patenttivaatimusten 2 ja / mukainen laite, jossa lämpöä johtava jousi (läm- pöä johtavat jouset) on kiinnitetty lämpösäteilysuojaan.9. Device according to patent claims 2 and /, in which the heat-conducting spring (heat-conducting springs) is attached to the thermal radiation shield.
10. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laite, jossa näytteenlatauslaite on pyö- ritettävissä suhteessa tyhjiökammioon (4) ja ensimmäiseen ja toiseen lämpösuo- jaan (10, 54) siten, että se on kohdakkain valinnaisesti lämpöliittimen tai kunkin lämpöliittimen tai vastaavan aukon kanssa siten, että näytteenpitolaite pääsee kul- kemaan sen läpi.10. The device according to claim 3 or 4, wherein the sample loading device is rotatable relative to the vacuum chamber (4) and the first and second heat shields (10, 54) so that it is aligned optionally with the thermal connector or each thermal connector or corresponding opening so that the sample holder can pass through it.
11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa koetin tai kukin pitkänomaisista koettimista (3) on kytketty irrotettavasti näytteenpitolaitteeseen koettim(i)en irrottamiseksi ja vetämiseksi takaisin näytteenpitolaitteesta, kun näyt- teenpitolaite on liitetty kannattimeen.11. A device according to one of the preceding claims, wherein the probe or each of the elongate probes (3) is releasably connected to the sample holding device for detaching and withdrawing the probe(s) from the sample holding device when the sample holding device is connected to the bracket.
12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa näytteenlataus- laite sisältää lisäksi tyhjiöastian (6), johon näytteenpitolaite (2) ja pitkänomainen koetin tai pitkänomaiset koettimet (3) on liikuteltavasti asennettu, joka tyhjiöastia on liitettävissä tyhjiökammion seinämän aukkoon (52).12. A device according to one of the preceding claims, wherein the sample loading device additionally contains a vacuum container (6), in which the sample holding device (2) and an elongated probe or elongated probes (3) are movably mounted, which vacuum container can be connected to the opening (52) in the wall of the vacuum chamber.
13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa cryofree- jäähdytysjärjestelmä käsittää mekaanisen jäähdyttimen, kuten GM-jäähdyttimen, Stirling-jäähdyttimen tai pulssiputkilaitteen.13. A device according to one of the preceding claims, wherein the cryofree cooling system comprises a mechanical cooler, such as a GM cooler, a Stirling cooler or a pulse tube device.
14. Menetelmä näytteen lataamiseksi patenttivaatimusten 6 ja 12 mukaisen — kryogeenittoman jäähdytyslaitteen työalueelle, joka menetelmä käsittää seuraa- vaa: asetetaan näyte (1) näytteenpitolaitteeseen (2) tai sen päälle;14. A method for loading a sample into the work area of a — cryogenic cooling device according to patent claims 6 and 12, which method comprises the following: placing the sample (1) in or on the sample holding device (2);
kiinnitetään näytteenlatauslaitteen tyhjiöastia (6) tyhjiökammioon (4) ja kohdakkain tyhjiökammion aukon (52) kanssa; tyhjennetään tyhjiöastia; avataan tyhjiöskammion aukko ja käytetään pitkänomaista koetinta tai kutakin pit- — känomaisista koettimista (3) näytteenpitolaitteen viemiseksi avatun aukon läpi si- ten, että näytteenpitolaite on termisesti kytketty kylmäkappaleeseen; annetaan näytteenpitolaitteessa tai sen päällä olevan näytteen jäähtyä seuraukse- na lämmön johtumisesta kylmäkappaleeseen; irrotetaan näytteenpitolaite kylmäkappaleesta; ja — käytetään pitkänomaista koetinta tai kutakin pitkänomaista koetinta näytteenpito- laitteen viemiseksi työalueelle.attach the vacuum container (6) of the sample loading device to the vacuum chamber (4) and align with the opening (52) of the vacuum chamber; emptying the vacuum vessel; the opening of the vacuum chamber is opened and an elongated probe or each of the elongated probes (3) is used to take the sample holder through the opened opening so that the sample holder is thermally connected to the cold body; the sample in or on the sample holding device is allowed to cool down as a result of the conduction of heat to the cold object; the sample holder is removed from the cold body; and — an elongate probe or each elongate probe is used to bring the sample holding device into the work area.
15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, joka lisäksi käsittää vaiheet, joissa käytetään pitkänomaista koetinta tai kutakin pitkänomaista koetinta (3) näyt- teenpitolaitteen (2) liittämiseksi kannattimeen (15) työalueella ja sen jälkeen irrote- taan ja vedetään ulos koetin (koettimet) näytteenpitolaitteesta.15. The method according to claim 14, which further comprises steps in which an elongated probe or each elongated probe (3) is used to connect the sample holding device (2) to the bracket (15) in the work area and after that the probe (probes) are detached and pulled out of the sample holding device.