JPH0618638A - クライオスタット - Google Patents

クライオスタット

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JPH0618638A
JPH0618638A JP4200700A JP20070092A JPH0618638A JP H0618638 A JPH0618638 A JP H0618638A JP 4200700 A JP4200700 A JP 4200700A JP 20070092 A JP20070092 A JP 20070092A JP H0618638 A JPH0618638 A JP H0618638A
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JP
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casing
guide cylinder
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cryostat
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JP4200700A
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Masayoshi Yanai
正誼 柳井
Tomio Nishitani
富雄 西谷
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Iwatani Industrial Gases Corp
Iwatani Corp
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Iwatani Plantech Corp
Iwatani International Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動試料型磁力計に使用するクライオスタッ
トであって、試料を短時間のうちに極低温域まで冷却で
き、かつ、ランニングコストの低いものを提供する。 【構成】 気密構造に形成したケーシング(1)の内部に
金属製ガイド筒(4)をケーシング(1)外から突入する状
態で配置し、このガイド筒(4)内に加振装置(9)と連動
連結する試料ホルダー(8)を装着する。ケーシング(1)
の内部に極低温冷凍機(2)の冷熱発生部(12)を突入配置
する。ケーシング(1)とガイド筒(4)との間の空間を真
空に形成するとともに、ガイド筒(4)と試料ホルダー
(8)との間を熱伝達媒体で充満する。ガイド筒(4)と極
低温冷凍機(2)の冷熱発生部(12)を可撓性のある良熱伝
導性材料製の伝熱体(13)で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温から室温領域で
の磁化特性を測定する振動試料型磁力計に使用するクラ
イオスタットに関する。
【0002】
【従来技術】従来の振動試料型磁力計に使用するクライ
オスタットは、図4に示すように、ケーシング(50)内に
環状の液体窒素槽(51)を収容するとともに、この液体窒
素槽(51)の内部空間内に液体ヘリウム槽(52)を配置し、
この液体ヘリウム槽(52)の内部に2重の石英ガラス管(5
3)(53)で形成した試料ロッドのガイド筒(54)を突入配置
し、ケーシング(50)の内部を真空状態に維持してケーシ
ング(50)と液体窒素槽(51)間、及び液体窒素槽(51)と液
体ヘリウム槽(52)との間を真空断熱し、内側石英ガラス
管(53)の内部に振動用ロッド(55)を出退振動可能に配置
し、この振動ロッド(55)の突入先端部に試料取り付けホ
ルダー(56)を形成し、この振動ロッド(55)を加振装置に
接続して軸芯に沿って振動させるように構成し、内外石
英ガラス管(53)(53)の間を真空断熱状態と熱伝達ガスを
充填した伝熱状態とに切り換えるとともに、内側石英ガ
ラス管(53)の内部に熱伝達ガスを充填するように形成さ
れていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のクラ
イオスタットでは、熱不良導体である石英ガラス管を2
層介して液体ヘリウムの冷熱を試料部分に伝達するよう
になっていたことから、断熱層を介して熱伝達する状態
となり試料が極低温領域まで到達する時間が長くかかる
という問題があるうえ、液体ヘリウムが蒸発してランニ
ングコストが高くなるという問題もある。
【0004】また、従来のクライオスタットでは、密閉
構造に形成した石英ガラス管の内部で試料取り付けホル
ダーに形成した振動ロッドを軸芯に沿って振動させてい
ることから、この振動ロッドの昇降移動で石英ガラス管
の内部が圧力変動し、試料取り付けホルダー部分での温
度環境にムラが生じるという問題もあった。本発明はこ
のような点に着目してなされたもので、試料を短時間に
極低温域まで冷却でき、かつ、ランニングコストの低い
クライオスタットを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、気密構造に形成したケーシングの内部
に試料ホルダーの金属製ガイド筒をケーシング外から突
入する状態で配置し、このガイド筒内に加振装置に連動
連結している試料ホルダーを装着し、ケーシングの内部
に極低温冷凍機の冷熱発生部を突入配置し、ケーシング
とガイド筒との間を真空に形成するとともに、ガイド筒
と試料ホルダーとの間を熱伝達媒体で充満し、ガイド筒
と極低温冷凍機の冷熱発生部を可撓性のある良熱伝導性
材料で形成した伝熱体で接続したことを特徴としてい
る。
【0006】
【作用】本発明は、気密構造に形成したケーシングの内
部に金属製ガイド筒をケーシング外から突入する状態で
配置し、このガイド筒内に加振装置に連動連結している
試料ホルダーを装着し、ケーシングの内部に極低温冷凍
機の冷熱発生部を突入配置し、ケーシングとガイド筒と
の間を真空に形成するとともに、ガイド筒と試料ホルダ
ーとの間を熱伝達媒体で充満し、ガイド筒と極低温冷凍
機の冷熱発生部を可撓性のある良熱伝導性材料で形成し
た伝熱体で接続しているので、試料ホルダーと熱的に接
続しているガイド筒を極低温冷凍機で直接冷却すること
になるから、試料は極低温域まで迅速に降下する。ま
た、極低温冷凍機で直接冷熱を得るようにし、冷熱源と
して液化ガスを使用しないので液化ガスの蒸発がなくラ
ンニングコストを低減できる。
【0007】
【実施例】図1〜図3は本発明の実施例を示し、図1は
要部の拡大図、図2はクライオスタットの概略構成図、
図3はクライオスタットの縦断面図である。このクライ
オスタットは、気密構造に形成したケーシング(1)の上
壁から極低温冷凍機(2)のコールドヘッド(3)と金属製
ガイド筒(4)とを突入させて配置し、コールドヘッド
(3)と極低温冷凍機(2)の圧縮機ユニット(5)とを一対
のフレキシブルチューブ(6)及び電気コード(7)で接続
するとともに、ガイド筒(4)の内部に試料ホルダー(8)
を昇降振動可能に挿入し、この試料ホルダー(8)の上端
部を加振装置(9)に取り外し可能な状態で連動連結して
ある。
【0008】ケーシング(1)に突入配置した金属製ガイ
ド筒(4)は、銅等の良熱伝導性を有する非磁性材料で形
成した有底筒体(10)とステンレス鋼等の熱不良導体性の
非磁性材料で形成した管体(11)とをロー付け接合して形
成し、有底筒体(10)が突入奥部に位置し、接合部分がケ
ーシング(1)内に位置する状態に配置してある。また、
コールドヘッド(3)は2つの冷熱発生部(12)を有してお
り、第1段冷熱発生部(高温側)(12a)にガイド筒(4)の
管体(11)を伝熱帯(13)で熱的に接続するとともに、第2
段冷熱発生部(低温側)(12b)にガイド筒(4)の有底筒体
(10)部分を伝熱帯(13)で熱的に接続してある。そして、
コールドヘッド(3)の冷熱発生部とガイド筒(4)とを接
続している伝熱帯(13)は細い銅線を編んで帯状に形成し
たもので、可撓性を有するとともに高い熱伝導率を有す
るように形成してある。
【0009】ガイド筒(4)は管体(11)部分がケーシング
(1)の上方に突出しており、その上端部にボール弁で形
成した通路開閉弁(14)を介して、熱伝達媒体給排ブロッ
ク(15)が配置してある。この熱伝達媒体給排ブロック(1
5)には、真空ポンプ(16)に連通する排気ポート(17)と、
熱伝達媒体としてのヘリウムガスを貯蔵しているヘリウ
ムガスボンベ(18)に連通する給気ポート(19)と、ガイド
筒内空間の圧力変動緩衝具(20)としての風船に連通する
給排ポート(21)が形成されている。
【0010】上端部を加振装置(9)に取り外し可能に連
動連結した試料ホルダー(8)が熱伝達媒体給排ブロック
(15)の天井壁を貫通してガイド筒(4)の内部に突入して
おり、この試料ホルダー(8)の下端部に試料保持部(22)
が形成されている。また、この試料ホルダー(8)の試料
保持部(22)の近傍位置に金鉄対ノーマルシルバーの熱電
対で形成した計測用温度計(23)が配置してあり、この計
測用温度計(23)はケーシング(1)外に配置した温度表示
機器(24)に接続してある。
【0011】また、ガイド筒(4)の外周には内部を液化
ガスの通路に形成した銅管(25)を巻回することにより形
成したガス冷媒熱交換器が密接固定してあり、この銅管
(25)の一端部はケーシング(1)外に配置した液化ガス貯
蔵容器(26)に接続し、他端部は加温器(27)を介して真空
ポンプ(16)に連通接続させてある。また、接合部よりも
突入先端側に位置する有底筒体(10)での接合部寄りで振
動試料型磁力計にセットした際に磁場の影響が最も少な
い個所に温度調整用ヒータ(28)を配置するとともに、こ
の温度調整用ヒータ(28)の近傍部に金鉄対クロメルの熱
電対で形成した温調用温度計(29)が配置してあり、この
温調用温度計(29)はケーシング(1)外に配置した温度調
整機器(30)にそれぞれ接続してある。
【0012】ケーシング(1)の内部はケーシング(1)の
周側壁に形成した真空ポート(31)に接続している真空引
きライン(32)を介して真空ポンプ(16)に連通接続してあ
り、ケーシング(1)内を真空断熱するように形成してあ
る。図中符号(33)は真空引きライン(32)に配置した流路
開閉弁である。
【0013】このように形成したクライオスタットで
は、試料ホルダー(8)を出退振動可能に収容しているガ
イド筒(4)を極低温冷凍機(2)で直接冷却するうえ、ガ
イド筒(4)内にヘリウムガス等の熱伝達媒体を封入して
あることから、極低温冷凍機(2)で発生した冷熱を試料
に効率よく伝達することができる。しかも、ガイド筒
(8)はその外周面に内部を液化ガスの通路に形成した銅
管(25)を巻回するとともに、温度調整用ヒータ(28)を配
置してあるので、試料を4.2Kから室温までの温度に
冷却することができる。
【0014】また、本実施例のクライオスタットでは、
ガイド筒(4)を銅等の良熱伝導性材料で形成した有底筒
体(10)とこの有底筒体(10)に連続するステンレス鋼等の
低熱伝導性材料で形成した管体(11)とで形成し、この低
熱伝導性材料で形成した管体(11)をケーシング(1)外に
露出させることにより、クライオスタット内への熱侵入
を抑制している。
【0015】さらに、ガイド筒(4)の管体(11)の上端部
に熱伝達媒体給排ブロック(15)が通路開閉用ボール弁(1
4)を介して接続してあるので、試料交換時等にガイド筒
(4)から試料ホルダー(8)を抜き取る際に、通路開閉用
ボール弁(14)を閉じることにより、ガイド筒(4)内は密
閉空間となる。これにより、クライオスタット内を低温
に保持したまま試料の交換を行うことができる。
【0016】また、試料交換時にガイド筒(4)内の熱伝
達媒体が外部に逃げ出すことがないから、熱伝達媒体給
排ブロック(15)内だけの容積を真空引き、熱伝達媒体の
充填を行えばよいから、熱伝達媒体のむだな消費を減少
させることができる。
【0017】さらに、熱伝達媒体給排ブロック(15)に風
船等の圧力変動緩衝具(20)が連通接続してあるから、試
料ホルダー(8)を振動させての測定時に、試料ホルダー
(8)の出退移動に伴うガイド筒(4)内での圧力変動を圧
力変動緩衝具(20)で緩衝してガイド筒(4)内を一定圧力
に維持することができる。これにより、圧力変動による
温度のバラつきを抑えて安定した測定を行うことができ
るようになる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、気密構造に形成したケーシン
グの内部にガイド筒をケーシング外から突入する状態で
配置し、このガイド筒内に加振装置に連動連結している
試料ホルダーを装着し、ケーシングの内部に極低温冷凍
機の冷熱発生部を突入配置し、ケーシングとガイド筒と
の間を真空に形成するとともに、ガイド筒と試料ホルダ
ーとの間を熱伝達媒体で充満し、ガイド筒と極低温冷凍
機の冷熱発生部を可撓性のある良熱伝導性材料で形成し
た伝熱体で接続しているので、試料ホルダーと熱的に接
続しているガイド筒を極低温冷凍機で直接冷却すること
になるから、試料を極低温域まで迅速に降下させること
ができる。
【0019】また、極低温冷凍機で直接冷熱を得るよう
にし、冷熱源として液化ガスを使用しないので液化ガス
の蒸発がなくランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】振動試料型磁力計に使用するクライオスタット
の要部拡大図である。
【図2】振動試料型磁力計に使用するクライオスタット
の概略構成図である。
【図3】振動試料型磁力計に使用するクライオスタット
の縦断面図である。
【図4】振動試料型磁力計に使用するクライオスタット
の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1…ケーシング、 2…極低温冷
凍機、4…ガイド筒、 8…試
料ホルダー、9…加振装置、
10…有底筒体、11…管体、
12…極低温冷凍機の冷熱発生部、13…伝熱体、
14…通路開閉用ボール弁、20…圧
力緩衝具、 23…計測用温度計、
28…ヒータ、 29…温度調整
用温度計。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動試料型磁力計に使用するクライオス
    タットであって、 気密構造に形成したケーシング(1)の内部に試料ホルダ
    ー(8)の金属製ガイド筒(4)をケーシング(1)外から突
    入する状態で配置し、このガイド筒(4)内に加振装置
    (9)と連動連結する試料ホルダー(8)を出退移動可能に
    装着し、ケーシング(1)の内部に極低温冷凍機(2)の冷
    熱発生部(12)を突入配置し、ケーシング(1)とガイド筒
    (4)との間を真空に形成するとともに、ガイド筒(4)と
    試料ホルダー(8)との間を熱伝達媒体で充満し、ガイド
    筒(4)と極低温冷凍機(2)の冷熱発生部(12)を可撓性の
    ある良熱伝導性材料製の伝熱体(13)で接続したクライオ
    スタット。
  2. 【請求項2】 低熱伝導性の金属材料で形成した管体(1
    1)の先端部に良熱伝導性の非磁性金属材料で形成した有
    底筒体(10)を接合してガイド筒(4)を形成し、この管体
    (11)と有底筒体(10)の接合部を有底筒体(10)がケーシン
    グ(1)内に位置する状態に配置し、有底筒体(10)での磁
    場の影響の最も少ない部分に温度調整用のヒータ(28)と
    温度調整用温度計(29)を配置するとともに、試料ホルダ
    ー(8)の試料配設部の近傍個所あるいは試料に磁場の影
    響を受けない材質で形成した計測用温度計(23)を配置し
    た請求項1に記載のクライオスタット。
  3. 【請求項3】 ケーシング(1)の外側にガイド筒(4)の
    内部と連通する圧力緩衝具(20)を配置するとともに、こ
    の圧力緩衝具(20)よりもケーシング(1)側のガイド筒
    (4)に試料ホルダー(8)を挿拔可能に構成した通路開閉
    用ボール弁(14)を設けた請求項1または請求項2に記載
    のクライオスタット。
  4. 【請求項4】 試料配設部の近傍個所に対応するガイド
    筒(4)の外周にガス冷媒熱交換器(25)を配置した請求項
    1乃至3のいずれか1項に記載のクライオスタット。
JP4200700A 1992-07-03 1992-07-03 クライオスタット Expired - Lifetime JPH0711565B2 (ja)

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JPH0618638A true JPH0618638A (ja) 1994-01-28
JPH0711565B2 JPH0711565B2 (ja) 1995-02-08

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JP4200700A Expired - Lifetime JPH0711565B2 (ja) 1992-07-03 1992-07-03 クライオスタット

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004037837B3 (de) * 2004-08-04 2006-05-11 Universität Augsburg Vorrichtung zur Schaffung einer evakuierten Tieftemperaturumgebung für eine Probe und Verwendung der Vorrichtung
CN106996894A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 中国科学院理化技术研究所 一种材料低温力学性能测试装置
CN116448280A (zh) * 2023-03-20 2023-07-18 北京东方计量测试研究所 一种恒温腔

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004037837B3 (de) * 2004-08-04 2006-05-11 Universität Augsburg Vorrichtung zur Schaffung einer evakuierten Tieftemperaturumgebung für eine Probe und Verwendung der Vorrichtung
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CN116448280A (zh) * 2023-03-20 2023-07-18 北京东方计量测试研究所 一种恒温腔

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JPH0711565B2 (ja) 1995-02-08

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