KR20190119923A

KR20190119923A - Cryostat using 1K Sub Cooler for sample mounting on the external side

Info

Publication number: KR20190119923A
Application number: KR1020180043468A
Authority: KR
Inventors: 최성일
Original assignee: 성우인스트루먼츠 주식회사
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-10-23
Also published as: KR102050867B1

Abstract

The present invention relates to a cryostat using a 1K sub cooler for outside sample mounting and, more specifically, to a technique which changes sample attaching/detaching methods to easily attach and detach samples to resolve temperature maintaining and vibration problems. Specifically, the cryostat using a 1K sub cooler for outside sample mounting comprises: a container including a cooler therein, a sample holder hole on one side thereof, and a sample detaching unit enclosing the outside of the sample holder hole; a sample holder penetrating the sample holder hole in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the low temperature container, wherein one side thereof is separated from a lower end of the cooler, and the other side thereof is arranged on the sample detaching unit and is connected to the lower end of the cooler by a first connection member; and one or more support units wherein one side thereof is fixed on an upper end of the cooler, and the other side thereof is fixed on the sample holder.

Description

Cryostat using 1K Sub Cooler for sample mounting on the external side}

본 발명은 외측 샘플 장착을 위한 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯 에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 크라이오스탯의 샘플 탈부착 방식을 변경하여 샘플의 탈부착을 용이하고 하고, 그로 인한 온도 유지 및 진동 문제를 해결하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a cryostat for a 1K sub-cooler for mounting an outer sample, and more specifically, to change the sample detachment method of the cryostat to facilitate detachment of the sample, thereby solving the problem of temperature maintenance and vibration. It is about technology to do.

크라이오스탯(cryostat, 저온 유지 장치)이란, 제어된 저온환경을 만들고 그것을 유지하기 위해 사용하는 장치를 말한다. 크라이오(cryo-)란 「냉한」을 의미하는 접두사이다. 크라이오스탯은 물리학, 전자공학, 전기공학 등의 연구용으로 많이 사용된다. 특히, 최근 초전도 붐으로 크라이오 일렉트로닉스 연구열이 고조되자 그 필요도 늘어나고 있다. A cryostat (cryostat) is a device used to create a controlled cryogenic environment and to maintain it. A cryo- is a prefix that means "cold." The cryostat is widely used for research in physics, electronics, and electrical engineering. In particular, with the recent superconductivity boom, the demand for cryoelectronics research has increased.

극저온 환경이 필요할 때에 사용되는 크라이오스탯은 일반적으로 내부에 극저온의 액체 질소나 헬륨을 저장하는 듀어(dewar, 저장용기)와 이를 단열하는 차폐실드(radiation shield)로 구성되어 있다. 하지만, 다중 차폐 실드 등을 통하여도 외부와 완전하게 단열상태를 이룰 수 없기 때문에 내부의 액체 헬륨이나 액체 질소는 액체 상태를 계속 유지할 수 없고 시간에 따라 증발하여 액체 상태로 저장되는 시간이 한정된다. 크라이오스탯이 액체 헬륨 또는 액체 질소를 유지할 수 있는 시간에 따라 극저온으로 작업할 수 있는 시간이 결정되므로 크라이오스탯의 효율은 크라이오스탯의 설계에 있어서 매우 중요한 요소이다. 즉, 극저온 상태의 작업 시간을 늘리기 위하여는 전도와 복사를 통해 외부에서 유입되는 열을 최대한 감소시켜야 한다. 따라서, 크라이오스탯의 설계에서 가장 중요한 점은 작은 열용량, 적은 열의 유입, 진공 여부이다.The cryostat, which is used when a cryogenic environment is needed, generally consists of a dewar for storing cryogenic liquid nitrogen or helium and a radiation shield to insulate it. However, the liquid helium or the liquid nitrogen inside the liquid can not continue to maintain the liquid state because it can not be completely insulated from the outside even through multiple shielding shields, etc., the time to evaporate and stored in the liquid state is limited. The efficiency of cryostats is a very important factor in the design of cryostats because the time that cryostats can be maintained at cryogenic temperatures depends on how long they can maintain liquid helium or liquid nitrogen. In other words, in order to increase the working time in the cryogenic state, the heat input from the outside through conduction and radiation should be reduced as much as possible. Therefore, the most important points in the design of cryostats are small heat capacity, low heat inflow and vacuum.

열용량이 크면 냉각용 액체 헬륨을 흡입할 때 필요한 액량이 많아진다. 열의 유입이 크면 액체 헬륨의 증발이 빨라 흡입이 곤란하게 된다. 또 진공으로 하는 것은 증기압을 저하시켜 온도를 헬륨의 비점인 4.2K 이하까지 냉각하기 위해서와 증발한 헬륨을 회수하기 위해, 그리고 외부로부터의 단열을 위해서이다. 극저온용 기기의 특징은 단열을 위해 진공으로 한 2중 구조로 되어 있는 점이다. 크라이오스탯은 극저온에서 실온까지의 큰 온도변화에 견딜 수 있도록 제작되어야 한다.If the heat capacity is large, the amount of liquid required to inhale the cooling liquid helium increases. If the heat inflow is large, the liquid helium evaporates quickly, making suction difficult. The vacuum is used to lower the vapor pressure to cool the temperature to 4.2 K or less, which is the boiling point of helium, to recover evaporated helium, and to insulate from the outside. Cryogenic equipment features a double structure with vacuum to insulate. The cryostats must be built to withstand large temperature changes from cryogenic to room temperature.

크라이오스탯의 이러한 저온은 액체 헬륨 위에서 압력을 감소시킴으로써 달성되는 것이 일반적이다. 헬륨 배스(helium bath) 위에서의 압력이 감소함에 따라, 배스의 온도가 액체 헬륨의 포화 곡선(saturation curve)에 의해 규정되는 바와 같이 감소한다. 추가적으로, 샘플 냉각 프로세스는 헬륨 배스로부터 액체 헬륨을 증기화시켜서, 처리될 수 있는 샘플의 수와 유지될 수 있는 헬륨 배스의 지속시간(duration)에 영향을 미치게 된다.This low temperature of the cryostat is usually achieved by reducing the pressure over the liquid helium. As the pressure over the helium bath decreases, the temperature of the bath decreases as defined by the saturation curve of the liquid helium. In addition, the sample cooling process vaporizes liquid helium from the helium bath, affecting the number of samples that can be processed and the duration of the helium bath that can be maintained.

대한민국 등록특허 10-1594332, 극저온 고자기장 시험 장치의 재물대 모듈, 한국기초과학지원연구원Republic of Korea Patent No. 10-1594332, Jaedae module of cryogenic high magnetic field test apparatus, Korea Basic Science Institute

이러한 기존의 크라이오스탯에서 샘플은 차폐 실드의 내부에 구성되는 쿨러의 하단에 장착되도록 구성된다. 따라서, 기존의 크라이오스탯에서 샘플의 교환은 크라이오스탯의 하부를 개폐하여 이루어지는데, 이는 아래와 같은 문제를 야기하게 된다. 첫째, 샘플 교환을 위한 공간 및 개폐를 위한 장비로 인하여 크라이오스탯 자체의 크기가 커지는 문제가 발생된다. 둘째, 크라이오스탯 하부에서 샘플을 교체하는 경우 크라이오스탯 내부의 장비를 재조립하여야 하는 불편이 있었다. 특히 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯의 경우에는 위와 같은 문제에도 불구하고, 1K 서브 쿨러가 하중에 약하고 매우 민감하여 샘플 장착부의 구성을 변경하기 어려운 실정이었다.In this conventional cryostat, the sample is configured to be mounted to the bottom of the cooler configured inside the shield shield. Therefore, the exchange of samples in the existing cryostat is made by opening and closing the lower part of the cryostat, which causes the following problems. First, the size of the cryostat itself increases due to the space for sample exchange and the equipment for opening and closing. Second, when replacing the sample in the lower cryostat was inconvenient to reassemble the equipment inside the cryostat. In particular, in the case of the cryostat for the 1K sub cooler, despite the above problems, the 1K sub cooler was weak and very sensitive to the load, it was difficult to change the configuration of the sample mounting part.

따라서, 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.Accordingly, the present invention has been devised to remedy the problems presented above.

본 발명의 목적은, 크라이오스탯의 하부가 아닌 측면부에서 샘플을 교환하도록하여 1K용 크라이오스탯의 사용을 용이하게 하는 한편, 샘플홀더의 길이 증가로 인한 진동 문제, 열전달 문제 등을 해결하는 외측 샘플 장착을 위한 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯 을 제공하는데에 있다. An object of the present invention is to facilitate the use of the 1K cryostat by exchanging the sample at the side portion, not the bottom of the cryostat, while solving the vibration problem, heat transfer problem, etc. due to the increase in the length of the sample holder It is to provide a cryostat for the 1K sub cooler for sample mounting.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.Hereinafter, specific means for achieving the object of the present invention will be described.

본 발명의 목적은, 1K 저온을 발생시키는 1K 서브 쿨러; 일단은 상기 1K 서브 쿨러의 일단에 연결되고, 타단은 샘플이 구성되는 샘플홀더;상기 1K 서브 쿨러 및 상기 샘플홀더의 상기 일단을 감싸는 중공의 원통형으로 구성되고, 상기 샘플홀더의 상기 타단이 외측으로 관통되도록 구성되는 샘플홀더홀을 포함하는 저온컨테이너; 및 상기 저온컨테이너의 일측에 돌출 구성되어 상기 샘플홀더홀 및 상기 샘플홀더의 상기 타단을 감싸도록 구성되는 샘플탈착부;를 포함하고, 상기 저온컨테이너 및 상기 샘플탈착부에 의해 상기 1K 서브 쿨러 및 상기 샘플홀더가 밀폐되도록 구성되며, 상기 샘플홀더에 의해 상기 샘플은 상기 저온컨테이너의 외측에 위치되도록 구성되고, 상기 샘플탈착부를 상기 저온컨테이너로부터 분리하여 상기 샘플을 상기 샘플홀더에 탈부착하도록 구성되는, 외측 샘플 장착을 위한 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯을 제공하여 달성될 수 있다. The object of the present invention is to produce a 1K low temperature 1K sub cooler; A sample holder having one end connected to one end of the 1K sub cooler, and the other end configured to have a sample; a hollow cylindrical shape surrounding the one end of the 1K sub cooler and the sample holder, and the other end of the sample holder to the outside. A low temperature container including a sample holder hole configured to penetrate; And a sample detachment part configured to protrude on one side of the low temperature container to surround the sample holder hole and the other end of the sample holder. The low temperature container and the sample detachment part include the 1K sub cooler and the sample detachment part. The sample holder is configured to be sealed, and the sample holder is configured to be positioned outside of the low temperature container, and configured to detach the sample from the low temperature container to detach the sample to the sample holder. This can be achieved by providing a cryostat for the 1K sub cooler for sample mounting.

또한, 상기 1K 서브 쿨러와 상기 샘플홀더는 상호 접촉하지 않도록 구성되며, 일단은 상기 1K 서브 쿨러의 상기 일단에 연결되고, 타단은 상기 샘플홀더의 상기 일단에 연결되어 상기 1K 서브 쿨러의 상기 일단과 상기 샘플홀더의 상기 일단을 연결하는 제1연결부재;를 더 포함하고, 상기 제1연결부재에 의해 상기 1K 서브 쿨러의 상기 저온이 상기 샘플홀더에 전달되면서도 상기 샘플홀더에 전달되는 상기 1K 서브 쿨러의 진동이 저감되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the 1K sub cooler and the sample holder is configured not to be in contact with each other, one end is connected to the one end of the 1K sub cooler, the other end is connected to the one end of the sample holder and the one end of the 1K sub cooler And a first connecting member connecting the one end of the sample holder, wherein the low temperature of the 1K sub cooler is transmitted to the sample holder while being transferred to the sample holder by the first connecting member. Can be characterized in that vibrations are reduced.

또한, 상기 제1연결부재는 편조된(braid) 메쉬망 구조의 구리인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the first connection member may be characterized in that the copper of the braided (mesh) mesh structure.

또한, 일단은 상기 1K 서브 쿨러의 타단에 고정되고, 타단은 상기 1K 서브 쿨러의 중단부와 제2연결부재로 연결되는 상부지지부; 및 일단은 상기 상부지지부의 상기 타단에 고정되고, 타단은 상기 샘플홀더의 상기 일단에 연결되는 하부지지부;를 더 포함하고, 상기 상부지지부와 상기 하부지지부의 구조는 세르루리에 트러스 구조(Serrurier truss design)인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, one end is fixed to the other end of the 1K sub cooler, the other end is the upper support portion connected to the stop portion and the second connecting member of the 1K sub cooler; And a lower support part having one end fixed to the other end of the upper support part and the other end connected to the one end of the sample holder, wherein the upper support part and the lower support part have a Serueruris truss structure. design).

또한, 상기 제1연결부재 또는 제2연결부재는 편조된(braid) 주름형 구조의 구리인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the first connection member or the second connection member may be characterized in that the copper of the braided (pleated) structure.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면 크라이오스탯의 샘플을 용이하게 교환할 수 있는 효과가 있다. 즉, 기존의 크라이오스탯 하부를 통해 샘플을 교환하는 방식과는 달리 본 발명의 일실시예에 따라 크라이오스탯 측면부를 통해 샘플을 교환하게 되면 크라이오스탯 하단의 구성들을 모두 드러낼 필요 없이 샘플만을 편리하게 교환할 수 있다.First, according to one embodiment of the present invention there is an effect that can easily exchange the sample of the cryostat. That is, unlike the existing method of exchanging the sample through the lower cryostat, when exchanging the sample through the cryostat side portion according to an embodiment of the present invention, the sample without the need to reveal all the configuration of the lower cryostat Bay can be exchanged conveniently.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면 크라이오스탯 내부의 쿨러에 의한 진동을 감쇠시켜 샘플홀더에 진동을 최소화시키는 효과가 있다.Second, according to an embodiment of the present invention by attenuating the vibration by the cooler inside the cryostat has the effect of minimizing the vibration in the sample holder.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면 극저온상태에서도 수축에 의한 지지대의 파손이 일어나지 않도록 하여 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯의 수명을 증대시키는 효과가 있다.Third, according to one embodiment of the present invention, there is an effect of increasing the life of the cryostat according to an embodiment of the present invention by preventing the support from being damaged by shrinkage even in a cryogenic state.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯을 도시한 모식도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯의 서브쿨러 및 샘플탈착부를 도시한 확대도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서브쿨러(200)의 예시 사진,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 질소를 이용한 예비 냉각 곡선을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 헬륨을 이용한 예비 냉각 곡선을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 최종 냉각 곡선을 나타낸 그래프,
도 7은 세르루리에 트러스 구조(Serrurier truss design)를 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 필름버너(230)와 상부지지부(300)의 제2연결부재(320)를 통한 연결을 나타낸 모식도,
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제1연결부재(400)의 편조된(braid) 주름형 구조의 형태를 나타낸 모식도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플홀더(500)의 샘플체결부(510)를 도시한 모식도이다. The following drawings, which are attached to this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be interpreted.
1 is a schematic diagram showing a cryostat according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is an enlarged view showing a sub cooler and a sample detachment unit of the cryostat according to an embodiment of the present invention,
3 is an exemplary photo of a subcooler 200 according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph showing a preliminary cooling curve using nitrogen according to an embodiment of the present invention,
5 is a graph showing a preliminary cooling curve using helium according to an embodiment of the present invention,
6 is a graph showing a final cooling curve according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a Sererrier truss design.
8 is a schematic view showing the connection through the second connection member 320 of the film burner 230 and the upper support portion 300 according to an embodiment of the present invention,
Figure 9 is a schematic diagram showing the shape of the braided (braid) wrinkled structure of the first connection member 400 according to another embodiment of the present invention,
10 is a schematic diagram showing a sample fastening portion 510 of the sample holder 500 according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the principle of operation of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element in between. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless specifically stated otherwise, it means that may further include other components.

외측 샘플 장착을 위한 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯 Cryostat for 1K sub-cooler for external sample mounting

본 발명의 일실시예에 따른 외측 샘플 장착을 위한 1K 서브 쿨러용 크라이오스탯 에 있어서, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯을 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯의 서브쿨러 및 샘플탈착부를 도시한 확대도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯(1)은 크게 컨테이너(150), 메인쿨러(600), 서브쿨러(200), 샘플홀더(500)으로 구성될 수 있다. In the cryostat for 1K sub-cooler for mounting the outer sample according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a schematic diagram showing a cryostat according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is one of the present invention An enlarged view showing a subcooler and a sample detachment unit of a cryostat according to an embodiment. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the cryostat 1 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a container 150, a main cooler 600, a sub cooler 200, and a sample holder 500. Can be.

컨테이너(150)는 크게 외측 단열컨테이너(151), 제1저온컨테이너(152) 및 제2저온컨테이너(153)으로 구성될 수 있다. The container 150 may be composed of an outer insulation container 151, a first low temperature container 152, and a second low temperature container 153.

외측 단열컨테이너(151)는 메인쿨러(600)가 장착되며 내부에 제1저온컨테이너(152), 제2저온컨테이너(153), 서브쿨러(200), 샘플홀더(500)를 밀폐하며 감싸는 중공의 원통형 구성이다. 외측 단열컨테이너(151)에 의해 쿨러들의 단열 및 진공이 달성되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 메인쿨러(600)에 의해 4K의 저온이 발생되고, 서브쿨러(200)에 의해 1K의 저온이 발생되도록 구성될 수 있고, 1K에서의 샘플에 대한 각종 실험을 위해 샘플홀더(500)는 서브쿨러의 일측(헤드 측)에 위치되어 1K 저온 상태에 도달될 수 있다. 또한, 외측 단열컨테이너(151)의 하단 일측에는 외측 장착부(1510)가 구성될 수 있다. The outer insulated container 151 is equipped with a main cooler 600, and the inside of the first low temperature container 152, the second low temperature container 153, the sub-cooler 200, the sample holder 500 to enclose a hollow It is a cylindrical configuration. Insulation and vacuum of the coolers is achieved by the outer insulation container 151. According to an embodiment of the present invention, the low temperature of 4K is generated by the main cooler 600, the low temperature of 1K may be generated by the subcooler 200, and various experiments on the sample at 1K may be performed. The sample holder 500 may be located at one side (head side) of the subcooler to reach a 1K low temperature state. In addition, an outer mounting portion 1510 may be configured at one lower end side of the outer insulation container 151.

외측 장착부(1510)는 외측 단열컨테이너(151)의 하단 일측에 돌출되도록 구성되고, 컨테이너(150)의 외측으로 돌출되도록 구성되는 샘플홀더(500)를 감싸 밀폐하도록 구성된다. 실험자가 샘플의 장착이나 탈착을 수행하려는 경우, 외측 장착부(1510)를 제거하여 샘플홀더(500)에 접근할 수 있다. The outer mounting portion 1510 is configured to protrude on one side of the lower end of the outer insulated container 151 and is configured to enclose and seal the sample holder 500 configured to protrude out of the container 150. When the experimenter intends to perform mounting or detachment of the sample, the outer holder 1510 may be removed to access the sample holder 500.

제1저온컨테이너(152)는 일측이 메인쿨러(600)의 중간부(예를 들어, 70K)와 연결되고 내부에 제2저온컨테이너(153), 서브쿨러(200) 및 샘플홀더(500)를 밀폐하며 감싸는 중공의 원통형 구성을 의미한다. 제1저온컨테이너(152)는 메인쿨러(600)의 중간부에 의해 특정 저온(예를 들어, 70K)을 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1저온컨테이너(152)의 하단 일측에는 외측 장착부(1510) 내에 제1샘플탈착부(1520)가 샘플홀더(500)를 밀폐하도록 구성될 수 있고, 제1샘플탈착부(1520)는 메인쿨러(600)에 의해 70K의 저온을 구성할 수 있다.One side of the first low temperature container 152 is connected to the middle portion (eg, 70K) of the main cooler 600, and the second low temperature container 153, the sub cooler 200, and the sample holder 500 are disposed therein. It refers to a hollow cylindrical configuration that is sealed and wrapped. The first low temperature container 152 may be configured to maintain a specific low temperature (eg, 70K) by an intermediate portion of the main cooler 600. In addition, the first sample detachable part 1520 may be configured to seal the sample holder 500 in the outer mounting part 1510 at one lower end side of the first low temperature container 152, and the first sample detachable part 1520 may be configured to seal the sample holder 500. The main cooler 600 can form a low temperature of 70K.

제2저온컨테이너(153)는 일측이 메인쿨러(600)의 헤드부(예를 들어, 4K)와 연결되고 내부에 서브쿨러(200) 및 샘플홀더(500)를 밀폐하며 감싸는 중공의 원통형 구성을 의미한다. 제2저온컨테이너(153)는 메인쿨러(600)의 헤드부에 의해 특정 저온(예를 들어, 4K)을 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2저온컨테이너(153)의 하단 일측에는 외측 장착부(1510) 및 제1샘플탈착부(1520) 내에 제2샘플탈착부(1530)가 샘플홀더(500)를 밀폐하도록 구성될 수 있고, 제2샘플탈착부(1530)는 메인쿨러(600)에 의해 4K의 저온을 구성할 수 있다.The second low temperature container 153 has a hollow cylindrical configuration in which one side is connected to the head portion (eg, 4K) of the main cooler 600 and encloses the sub cooler 200 and the sample holder 500 therein. it means. The second low temperature container 153 may be configured to maintain a specific low temperature (eg, 4K) by the head of the main cooler 600. In addition, the second sample detachment unit 1530 may be configured to seal the sample holder 500 in the outer mounting unit 1510 and the first sample detachment unit 1520 at one lower end side of the second low temperature container 153. The second sample detachable part 1530 may form a low temperature of 4K by the main cooler 600.

본 발명의 일실시예에 따르면 제2저온컨테이너(153)는 원통형의 형상을 가질 수 있고 제2저온컨테이너(153) 일측면에 샘플홀더홀(420)이 구성되어 샘플홀더(500)가 관통될 수 있다. 이때 제2저온컨테이너(153)는 제2샘플탈착부(1530)에 의해 완전하게 밀폐될 수 있으므로, 내부의 유체를 빼내어 진공 상태를 형성할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, the second low temperature container 153 may have a cylindrical shape, and the sample holder hole 420 is configured on one side of the second low temperature container 153 to allow the sample holder 500 to pass therethrough. Can be. In this case, since the second low temperature container 153 may be completely sealed by the second sample detachable part 1530, the second low temperature container 153 may form a vacuum state by removing the fluid therein.

서브쿨러(200)와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서브쿨러(200)의 사진이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 제2저온컨테이너(153) 내부에는 서브쿨러(200)가 구비되어 있다. 서브쿨러(200)는 서브쿨러(200)의 상단부인 메인플레이트(220)가 제2저온컨테이너(153)에 고정되어 제2저온컨테이너(153) 내에 지지된다. 서브쿨러는 온도가 4K 이하에 도달하면 내부의 헬륨가스가 액화되기 시작한다. 이 때 내부의 작은 Charcoal 크라이오펌프를 작동시켜 액체 헬륨을 증발시키고 이때의 증발열을 통해 1K 까지 도달하게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 서브쿨러(200)는 콜드헤드(210)와 메인플레이트(220)를 구비하고, 메인플레이트(220) 상단에는 크라이오펌프(240)가 위치할 수 있다. 저온(cold) 단부인 콜드헤드(210)와 메인플레이트(220)사이인 쿨러 중단부에는 고온(hot) 단부인 필름버너(230)가 구비될 수 있다. 특히 콜드헤드(210)에는 제2저온컨테이너(153) 내부와 온도교환을 위하여 구멍이 구비될 수 있다. 나아가 콜드헤드(210)에는 온도계 센서가 설치되어 온도를 모니터링이 가능할 수 있다.With respect to the subcooler 200, FIG. 3 is a picture of the subcooler 200 according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIGS. 2 and 3, a sub cooler 200 is provided in the second low temperature container 153 according to the embodiment of the present invention. The sub cooler 200 is fixed to the second low temperature container 153 by the main plate 220, which is an upper end of the sub cooler 200, and is supported in the second low temperature container 153. When the subcooler reaches 4K or less, the helium gas inside starts to liquefy. At this time, a small Charcoal cryopump is operated to evaporate the liquid helium, and the heat of evaporation reaches up to 1K. Therefore, the subcooler 200 according to the embodiment of the present invention may include a cold head 210 and a main plate 220, and a cryopump 240 may be positioned on the top of the main plate 220. The cooler stop between the cold head 210 and the main plate 220, which is a cold end, may be provided with a film burner 230 which is a hot end. In particular, the cold head 210 may be provided with a hole for temperature exchange with the inside of the second low temperature container 153. Furthermore, the cold head 210 may be installed with a thermometer sensor to monitor the temperature.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 질소를 이용한 예비 냉각 곡선을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 헬륨을 이용한 예비 냉각 곡선을 나타낸 그래프이다. 콜드헤드(210)는 일반적으로 크라이오펌프(240)보다 빠르게 4K로 냉각되지만 설치된 샘플의 열질량이 큰 경우 크라이오펌프(240)가 먼저 냉각 될 수 있다. 이 경우, 크라이오펌프(240)가 20K 이하로 냉각된 후 콜드헤드(210)가 매우 천천히 냉각되어 가스가 콜드헤드(210)에 흡착되는 현상이 발생한다. 이런 경우가 방치되면 콜드헤드(210)가 냉각되는데 2일에서 3일이 소모된다. 따라서 이 경우에는 콜드헤드(210)가 냉각될 때까지 크라이오펌프(240)를 약 20K이상으로 예비 냉각하여 이 상태를 유지할 수 있다.4 is a graph showing a preliminary cooling curve using nitrogen according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a graph showing a preliminary cooling curve using helium according to an embodiment of the present invention. The cold head 210 is generally cooled to 4K faster than the cryopump 240, but if the thermal mass of the installed sample is large, the cryopump 240 may be cooled first. In this case, after the cryopump 240 is cooled to 20 K or less, the cold head 210 is cooled very slowly, and gas is adsorbed to the cold head 210. If this is left, the cold head 210 is cooled to consume two to three days. In this case, therefore, the cryopump 240 may be pre-cooled to about 20 K or more until the cold head 210 is cooled, thereby maintaining this state.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 최종 냉각 곡선을 나타낸 그래프이다. 통상적으로 서브쿨러(200)의 냉각에 있어서 일반적인 방법은 먼저 크라이오펌프(240)를 약 50K까지 가열하고, 이 온도를 메인플레이트(220)의 온도가 헬륨(⁴He)의 액화 포인트(liquefaction point)인 헬륨의 임계점(critical point) 5.2K보다 낮아질 때까지 유지한다. 크라이오펌프(240)가 위와 같은 온도를 유지하는 동안, 메인플레이트(220)가 더 냉각될수록 헬륨의 액화효율이 높아지고, 서브쿨러(200)의 온도 지속 시간이 더 길어진다. 헬륨이 온전하게 액화되면 크라이오펌프(240)는 가열을 중단하는 것이 바람직하다. 크라이오펌프(240)는 가열 중단 후 부터 냉각되기 시작한다. 이때 헬륨은 냉각사이클을 거치게 되어 콜드헤드(200) 및 필름버너(230)의 온도가 급격하게 내려가고, 콜드헤드(200)가 1K 온도에 다다를 수 있다.6 is a graph showing a final cooling curve according to an embodiment of the present invention. Typically, the general method for cooling the subcooler 200 is to first heat the cryopump 240 to about 50K, and the temperature of the main plate 220 is the liquefaction point of helium ( ⁴ He). Helium is held at a critical point below 5.2K. While the cryopump 240 maintains the above temperature, the cooler the main plate 220 is, the higher the liquefaction efficiency of helium becomes and the longer the temperature duration of the subcooler 200 is. When helium is intactly liquefied, the cryopump 240 preferably stops heating. The cryopump 240 begins to cool after stopping heating. At this time, helium is subjected to a cooling cycle so that the temperature of the cold head 200 and the film burner 230 is drastically lowered, and the cold head 200 may reach 1K temperature.

본 발명의 일실시예에 따르면, 콜드헤드(200)의 하단에 샘플이 직접 장착되지 않고, 샘플홀더(500)가 장착될 수 있다. 샘플홀더(500)의 일단은 콜드헤드(200)의 하단에 제1연결부재(400)에 의해 간접적으로 장착되고, 타단은 컨테이너(150)의 외측으로 돌출되도록 구성되며, 샘플은 샘플홀더(500)의 타단에 탈부착되도록 구성될 수 있다. 크라이오스탯 외측에서 샘플을 교환할 수 있게 되는 샘플홀더(500)의 구성에 의해 저온 실험에서 샘플의 탈부착이 매우 용이해지는 효과가 발생된다. 이에 따르면, 실험 시간이 단축되어 동일한 리소스로 보다 많은 실험을 진행할 수 있게 되므로, 실험 효율을 증대시키는 효과가 발생된다. According to one embodiment of the present invention, the sample holder 500 may be mounted without directly mounting the sample on the lower end of the cold head 200. One end of the sample holder 500 is indirectly mounted to the lower end of the cold head 200 by the first connection member 400, and the other end is configured to protrude out of the container 150, and the sample is configured as the sample holder 500. It may be configured to be detachable to the other end of the). Due to the configuration of the sample holder 500 that can exchange the sample outside the cryostat, the effect of the detachment of the sample becomes very easy in low temperature experiments. According to this, since the experiment time can be shortened and more experiments can be performed with the same resource, the effect of increasing the experiment efficiency is generated.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따라 크라이오스탯 내측 하부가 아닌 위치인 크라이오스탯 외측에서 샘플을 교환하기 위해서는 샘플홀더(500)의 길이가 길어질 수밖에 없는 문제가 있다. 샘플홀더(500)의 길이가 길어지는 경우 샘플홀더(500)의 샘플의 최저 도달 온도가 높아지게 되는 문제가 있다. 또한, 샘플홀더(500)의 길이가 길어질수록 샘플이 쿨러 진동의 영향을 받을 수 있게 되는 문제가 발생된다. 본 발명의 일실시예에 따른 샘플홀더(500)에는 제1연결부재(400), 상부지지부(300), 하부지지부(310), 제2연결부재(320)가 더 구성되어 위의 문제가 해결되는 효과가 발생된다. However, there is a problem that the length of the sample holder 500 is inevitably long in order to exchange the sample at the outside of the cryostat, which is not the lower portion of the cryostat in accordance with one embodiment of the present invention. When the length of the sample holder 500 is long, there is a problem in that the lowest achieved temperature of the sample of the sample holder 500 becomes high. In addition, as the length of the sample holder 500 increases, a problem arises in that the sample can be affected by the cooler vibration. The sample holder 500 according to an embodiment of the present invention further comprises a first connection member 400, an upper support portion 300, a lower support portion 310, and a second connection member 320 to solve the above problem. Effect is generated.

제1연결부재(400)는, 콜드헤드(200)와 샘플홀더(500)를 연결하는 구성으로, 편조된 전도성 소재(특히, 구리) 와이어로 구성되어 콜드헤드(200)와 샘플홀더(500)가 접촉하지 않으면서도 열접촉하도록 구성될 수 있다. 제1연결부재(400)에 의해 샘플이 쿨러 진동의 영향을 받지 않게 되는 효과가 발생되면서도 샘플이 1K까지 도달될 수 있도록 저온 전달이 되는 효과가 발생된다. The first connection member 400 is configured to connect the cold head 200 and the sample holder 500, and is made of a braided conductive material (especially, copper) wire to form the cold head 200 and the sample holder 500. Can be configured to be in thermal contact without contact. While the effect of the sample being not affected by the cooler vibration is generated by the first connection member 400, the effect of low temperature transmission is generated so that the sample can reach up to 1K.

상부지지부(300), 하부지지부(310), 제2연결부재(320)는 샘플홀더(500)의 일단과 서브쿨러(200)를 연결하여 샘플홀더(500)의 하중을 지지하는 구성이다. 상부지지부(300)의 일단은 메인플레이트(220)와 고정되고, 상부지지부(300)의 타단은 하부지지부(310)의 일단과 연결되도록 구성될 수 있다. 하부지지부(310)의 타단은 샘플홀더(500)의 일단에 고정되도록 구성될 수 있다. 또한, 상부지지부(300)의 타단과 하부지지부(310)의 일단은 제2연결부재(320)에 의해 필름버너(230)에 루즈(Loose)하게 연결될 수 있다. 서브쿨러(200)가 수축되는 경우에도 제2연결부재(320)에 의해 상부지지부(300)와 하부지지부(310) 및 샘플홀더(500)와의 연결부가 파손되지 않을 수 있다. 상부지지부(300)와 하부지지부(310)는 열전도율이 매우 낮은 Glass Fiber로 구성될 수 있다. 이에 따라, 메인플레이트(220)의 4K에 해당되는 온도가 샘플홀더(500)에 전달되지 않는 효과가 발생된다. The upper support part 300, the lower support part 310, and the second connection member 320 are configured to support the load of the sample holder 500 by connecting one end of the sample holder 500 and the sub cooler 200. One end of the upper support 300 may be fixed to the main plate 220, and the other end of the upper support 300 may be configured to be connected to one end of the lower support 310. The other end of the lower support part 310 may be configured to be fixed to one end of the sample holder 500. In addition, the other end of the upper support part 300 and one end of the lower support part 310 may be loosely connected to the film burner 230 by the second connection member 320. Even when the subcooler 200 is contracted, the connection portion between the upper support portion 300, the lower support portion 310, and the sample holder 500 may not be damaged by the second connection member 320. The upper support part 300 and the lower support part 310 may be made of glass fiber having a very low thermal conductivity. As a result, a temperature corresponding to 4K of the main plate 220 is not transmitted to the sample holder 500.

본 발명의 일실시예에 따른 지지부의 구조와 관련하여, 도 7은 세르루리에 트러스 구조(Serrurier truss design)를 도시한 모식도이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 상부지지부(300)와 하부지지부(310)는 상부지지부(300)의 하부 끝단과 하부지지부(310)의 상부 끝단이 연결되어 하나의 지지부를 구성하게 되는데, 이 경우 상부지지부(300)와 하부지지부(310)는 각각 N개의 지지대로 구성되어 서브쿨러(200)를 중심으로 트러스 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상부지지부(300)와 하부지지부(310)는 각각 8개의 지지대로 이루어진 세르루리에 트러스 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 상부지지부(300)와 하부지지부(310)의 세르루리에 트러스 구조는 상부지지부(300)와 하부지지부(310)는 필름버너(230)를 중심으로 각각 2구역으로 나뉘어져 고정되며, 수축에 의해 응력이 작용하는 경우에 상부와 하부에 동일하고 평행한 편향력을 받게 되어 축이 뒤틀리지 않고 유지되는 효과가 발생된다. 제2저온컨테이너(153) 내부가 냉각되어 온도가 내려가게 되면 상부지지부(300)와 하부지지부(310)의 수축이 발생되게 되는데, 상부지지부(300)와 하부지지부(310)가 냉각으로 인하여 수축되더라도 세르루리에 트러스 구조에 의해 상부지지부(300)는 장력에 저항하고 하부지지부(310)는 압축에 저항하여 메인플레이트(220), 필름버너(230), 샘플홀더(500)가 서로 평행하게 유지될 수 있다. 즉, 상부지지부(300)와 하부지지부(310)가 극저온 상태에 이르러 수축이 일어나더라도 세르루리에 트러스 구조에 의하여 메인플레이트(220), 필름버너(230) 및 서브쿨러(200)는 물론 샘플홀더(500)가 뒤틀림없이 안정적으로 평행하게 지지될 수 있다.In relation to the structure of the support according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a schematic diagram showing a Sererrier truss design (Serrurier truss design). According to an embodiment of the present invention, the upper support part 300 and the lower support part 310 are connected to the lower end of the upper support part 300 and the upper end of the lower support part 310 to form one support part. The upper support part 300 and the lower support part 310 may be configured as N support bars, respectively, to form a truss structure around the subcooler 200. For example, the upper support portion 300 and the lower support portion 310 may be configured to have a Serluie truss structure each consisting of eight supports. According to an embodiment of the present invention, the upper support part 300 and the lower support part 310 have a serie truss structure. The upper support part 300 and the lower support part 310 each have two zones around the film burner 230. It is divided and fixed, and when the stress is applied by contraction, the same and parallel deflection force is applied to the upper and lower parts, thereby maintaining the effect of maintaining the shaft without twisting. When the inside of the second low temperature container 153 is cooled and the temperature decreases, the contraction of the upper support part 300 and the lower support part 310 occurs, and the upper support part 300 and the lower support part 310 contract due to cooling. Although the upper support part 300 resists the tension and the lower support part 310 resists the compression due to the Serluer truss structure, the main plate 220, the film burner 230, and the sample holder 500 remain parallel to each other. Can be. That is, even if the contraction occurs because the upper support part 300 and the lower support part 310 reach a cryogenic state, the main plate 220, the film burner 230, and the sub cooler 200 may be sample holders, as well as by the Serluie truss structure. 500 may be stably supported in parallel without distortion.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 필름버너(230)와 상부지지부(300)의 제2연결부재(320)를 통한 연결을 나타낸 모식도이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 제2연결부재(320)는 구리를 소재로 한 편조(braid)된 다수의 개구를 갖는 메쉬망의 형태를 가질 수 있다. 이러한 제2연결부재(320)는 70 내지 300 메쉬의 메쉬망으로 형성될 수 있다. 제2연결부재(320)의 개구는 1mm 이하의 크기(지름)를 가질 수 있는데, 제2저온컨테이너(153) 내의 대류를 다수의 유로로 분리되어 유동할 수 있게 하는 한, 어떠한 형태도 가능하다. 제2연결부재(320)는 메쉬망 구조를 통해 제2저온컨테이너(153) 내의 대류를 방해하지 않으면서도 큰 유동을 여러 개의 유동으로 쪼갤 수 있다. 이러한 유동 분리를 통해 대류로 인한 포텐션 코어(potential core)를 작게하고, 일정한 분로를 갖게 한다. 그에 따라, 유체의 유동이 안정화되어 충격 진동과 같은 서브쿨러(200)에 의한 진동을 안정화시키는 역할을 할 수 있다. 8 is a schematic diagram showing the connection through the second connection member 320 of the film burner 230 and the upper support 300 according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the second connection member 320 may have a form of a mesh network having a plurality of openings braided from copper. The second connection member 320 may be formed of a mesh network of 70 to 300 mesh. The opening of the second connection member 320 may have a size (diameter) of 1 mm or less, and any shape may be possible as long as the convection in the second low temperature container 153 can be separated into multiple flow paths. . The second connection member 320 may split a large flow into several flows without disturbing convection in the second low temperature container 153 through a mesh network structure. This flow separation results in a smaller potential core due to convection and a constant shunt. Accordingly, the flow of the fluid is stabilized and may serve to stabilize the vibration by the subcooler 200 such as the impact vibration.

또한, 제2연결부재(320)는 열전도성이 우수한 구리를 이용함으로써 제2저온컨테이너(153) 내부의 열질량 상승을 최소화할 수 있다. 나아가 제2연결부재(320)는 고순도의 구리 또는 산소를 함유하지 않은 고전도성(oxygen-free-high-conductivity;OFHC) 구리로 만드는 것이 더욱 바람직하다. 고순도의 구리나 OFHC 구리를 이용하는 경우 열전도성을 극대화하여 크라이오스탯의 샘플탈착부에 있어서 저온콘테이너(100) 내부의 온도 유지 지속시간을 최대화할 수 있다.In addition, the second connection member 320 may minimize the increase in the thermal mass inside the second low temperature container 153 by using copper having excellent thermal conductivity. Further, the second connection member 320 is more preferably made of high purity copper or oxygen-free high-conductivity (OFHC) copper. In the case of using high purity copper or OFHC copper, the thermal conductivity may be maximized to maximize the temperature retention duration of the low temperature container 100 in the sample detachment part of the cryostat.

제1연결부재(400)는 제2연결부재(320)와 동일한 편조된 메쉬망 구조와 구리 소재로 서브쿨러(200)와 샘플홀더(500) 사이의 이격된 공간을 메워 서브쿨러(200)의 진동을 흡수하고 콜드헤드(210)에 의한 냉각온도를 샘플에 전달하는데에 도움을 줄 수 있다. The first connection member 400 fills the spaced space between the subcooler 200 and the sample holder 500 with the same braided mesh network structure and copper material as the second connection member 320 of the subcooler 200. It may help to absorb vibrations and transfer the cooling temperature by the cold head 210 to the sample.

도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 제1연결부재(400)의 편조된(braid) 주름형 구조의 형태를 나타낸 모식도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1연결부재(400)는 오목한 부분과 볼록한 부분의 섬유부피분율과 배향각을 동일하게 한 편조된 주름형 형태인 구리로 이루어질 수 있다. 진동을 흡수하기 위한 구조로는 크게 판형태의 제재를 적층시켜 제조되는 리프 스프링(Leaf spring)과 강선을 코일 모양으로 감아 제조하는 코일 스프링(Coil spring)이 있다. 이와 같은 스프링 형태는 선형의 구리를 사용하여 적정한 수준의 스프링 상수를 구현하는데 있어서 어려움이 많다. 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 제1연결부재(400)는 편조된 주름형 구조를 이용하여 서브쿨러(200)의 진동을 효과적으로 흡수하여 샘플홀더(500)의 진동을 최소화할 수 있다. 편조된 주름형 구조는 일반적인 주름형 구조보다 치밀하게 길이 방향으로 압축 및 팽창되는 것을 가능하게 하기 때문에 수축과 팽창에 저항력이 강한 효과가 있다. 9 is a schematic diagram showing the shape of a braided pleated structure of the first connection member 400 according to another embodiment of the present invention. The first connection member 400 according to another embodiment of the present invention may be made of copper in a braided corrugated form with the same fiber volume fraction and orientation angle of the concave and convex portions. Structures for absorbing vibration include a leaf spring made by stacking plate-like materials and a coil spring made by winding a steel wire in a coil shape. This type of spring is difficult to achieve an appropriate level of spring constant using linear copper. Accordingly, the first connection member 400 according to an embodiment of the present invention can effectively absorb the vibration of the subcooler 200 by using the braided corrugated structure to minimize the vibration of the sample holder 500. The braided corrugated structure has a strong resistance to contraction and expansion because it enables compaction and expansion in the longitudinal direction more densely than the general corrugated structure.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 편조 각도는 30∼50°로 할 수 있다. 이러한 편조 각도를 갖는 경우 서브쿨러(200)와 평행한 방향인 제1연결부재(400)의 길이 방향으로의 팽창에 대한 저항력이 높아지고, 내구성이 향상된다. 편조 각도는 50°이하로 함으로써 충분한 내구성의 향상 효과가 얻어지는데, 30°미만이 되면 제1연결부재(400)의 직경 방향으로의 팽창을 억제할 수 없게 되고, 종래의 편조기로는 편조하기가 곤란해지기 때문에 편조기의 설계 변경이 필요하게 되어 코스트(Cost)가 상승되는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 편조 각도는 30∼50°로 한다.In addition, the braiding angle according to an embodiment of the present invention may be 30 to 50 °. When such a braid angle is provided, resistance to expansion in the longitudinal direction of the first connection member 400 in a direction parallel to the subcooler 200 is increased, and durability is improved. If the braiding angle is 50 ° or less, sufficient durability improvement effect is obtained. If the braiding angle is less than 30 °, the expansion of the first connecting member 400 in the radial direction cannot be suppressed. This makes it difficult to change the design of the braiding machine, resulting in problems such as an increase in cost. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the braid angle is 30 to 50 degrees.

샘플홀더(500)는 제2저온컨테이너(153) 길이 방향에 수직하게 구성되어 샘플홀더홀(120)을 관통하도록 구성되고, 일단은 쿨러헤드(210)에 이격되며 연결되도록 구성되며(제1연결부재(400)에 의해 쿨러헤드(210)와 간접적으로 연결), 타단은 컨테이너(150)의 외측에 샘플이 장착되도록 샘플체결부가 구성된다. 샘플홀더(500)는 하부지지부(310)에 의해 고정되며, 서브쿨러(200)와 서로 이격되어 있으나 제1연결부재(400)를 통해 콜드헤드(210)와 연결된다. 샘플홀더(500)가 서브쿨러(200)와 직접적으로 연결되지 않음으로써 서브쿨러(200)에 의한 진동을 직접적으로 전달받지 않는 효과가 발생된다. 즉, 샘플홀더(500)는 제1연결부재(400)를 통해 서브쿨러(200)와 연결되어 서브쿨러(200)에 의한 진동이 감소되므로 샘플(540)에 미치는 진동이 줄어든다.The sample holder 500 is configured to be perpendicular to the second low temperature container 153 in the longitudinal direction, and is configured to penetrate the sample holder hole 120, and one end of the sample holder 500 is spaced apart from and connected to the cooler head 210 (first connection). Indirectly connected to the cooler head 210 by the member 400, and the other end is configured to the sample fastening so that the sample is mounted on the outside of the container 150. The sample holder 500 is fixed by the lower supporter 310 and is spaced apart from the sub cooler 200, but is connected to the cold head 210 through the first connection member 400. Since the sample holder 500 is not directly connected to the sub cooler 200, an effect of not directly receiving vibrations by the sub cooler 200 is generated. That is, since the sample holder 500 is connected to the sub cooler 200 through the first connection member 400, the vibration by the sub cooler 200 is reduced, thereby reducing the vibration on the sample 540.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플홀더(500)의 샘플체결부(510)를 도시한 모식도이다. 본 발명의 일실시예에 따르면 제1샘플탈착부(1520) 및 제2샘플탈착부(1530) 내부에 위치하게 되는 샘플홀더(500)의 타측 끝단부에는 샘플체결부(510)가 존재할 수 있다. 샘플체결부(510)는 샘플홀더(500)에 고정된 제1체결부(520)와 샘플(540)을 고정시킬 수 있는 제2체결부(530)로 구성된다. 제2체결부(530)는 제1체결부(520)와 결합하여 샘플홀더(500)에 고정될 수 있다. 샘플체결부(510)에 제2체결부(530)와 제1체결부(520)를 통해 샘플(540)을 고정함으로써 샘플(540) 탈착시에 진동에 의한 샘플홀더(500)의 변동을 최소화할 수 있다.10 is a schematic diagram showing a sample fastening portion 510 of the sample holder 500 according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the sample fastening part 510 may be present at the other end of the sample holder 500 which is positioned inside the first sample detaching part 1520 and the second sample detaching part 1530. . The sample fastening part 510 includes a first fastening part 520 fixed to the sample holder 500 and a second fastening part 530 capable of fixing the sample 540. The second fastening part 530 may be fixed to the sample holder 500 in combination with the first fastening part 520. By fixing the sample 540 to the sample fastening part 510 through the second fastening part 530 and the first fastening part 520, the variation of the sample holder 500 due to vibration when the sample 540 is detached is minimized. can do.

본 발명의 일실시예에 따른 크라이오스탯의 샘플탈착부의 샘플(540) 교환은 외측장착부(1510), 제1샘플탈착부(1520) 및 제2샘플탈착부(1530)를 분리한 뒤에 샘플체결부(510)를 통해 이루어진다. 사용자는 외측장착부(1510)를 외측 단열컨테이너(151)로부터 분리하고, 제1샘플탈착부(1520)를 제1저온컨테이너(152)로부터 분리하며, 제2샘플탈착부(1530)를 제2저온컨테이너(153)로부터 분리하여 샘플홀더홀(120)에 돌출된 샘플체결부(510)에서 샘플(540)을 용이하게 교환할 수 있다. 이에 따라 사용자는 종래와 같이 크라이오스탯 하부를 통해 서브쿨러(200) 하부를 분해하여 샘플(540)을 교체하는 것이 아니라 제2저온컨테이너(153) 측부를 통해 간이하게 샘플(540)을 교환할 수 있다. 이를 통해 크라이오스탯의 수명 향상은 물론, 샘플(540) 측정에 걸리는 시간을 효과적으로 감소시킬 수 있다.Sample 540 exchange of the sample detachment unit of the cryostat according to an embodiment of the present invention after separating the outer mounting unit 1510, the first sample detachment unit 1520 and the second sample detachment unit 1530 Through the part 510 is made. The user separates the outer mounting part 1510 from the outer insulating container 151, separates the first sample detaching part 1520 from the first low temperature container 152, and removes the second sample detaching part 1530 from the second low temperature. The sample 540 may be easily exchanged in the sample fastening part 510 which is separated from the container 153 and protrudes into the sample holder hole 120. Accordingly, the user may not replace the sample 540 by disassembling the subcooler 200 through the lower cryostat and replace the sample 540 instead of the second low temperature container 153. Can be. Through this, as well as improving the life of the cryostat, it is possible to effectively reduce the time taken to measure the sample 540.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

150: 컨테이너
151: 외측 단열컨테이너
152: 제1저온컨테이너
153: 제2저온컨테이너
200: 서브쿨러
210: 콜드헤드
220: 메인플레이트
230: 필름버너
240: 크라이오펌프
300: 상부지지부
310: 하부지지부
320: 제2연결부재
400: 제1연결부재
500: 샘플홀더
600: 메인쿨러150: container
151: outer insulated container
152: first low temperature container
153: second low temperature container
200: subcooler
210: coldhead
220: main plate
230: film burner
240: cryopump
300: upper support
310: lower support
320: second connection member
400: first connecting member
500: sample holder
600: main cooler

Claims

1K sub cooler generating 1K low temperature;
A sample holder having one end connected to one end of the 1K sub cooler and the other end configured to have a sample;
A low temperature container having a hollow cylindrical shape surrounding the one end of the 1K sub cooler and the sample holder and including a sample holder hole configured to penetrate the other end of the sample holder outwardly; And
A sample detachment unit configured to protrude on one side of the low temperature container to surround the sample holder hole and the other end of the sample holder;
Including,
The low temperature container and the sample detaching unit is configured to seal the 1K sub cooler and the sample holder,
The sample holder is configured to be positioned outside the cold container, the sample detacher is configured to detach the sample from the low temperature container to detach the sample to the sample holder,
A cryostat for the 1K sub cooler for external sample mounting.

The method of claim 1,
The 1K sub cooler and the sample holder are configured not to contact each other,
A first connection member connected at one end to the one end of the 1K sub cooler and connected at one end to the one end of the sample holder to connect the one end of the 1K sub cooler and the one end of the sample holder;
More,
The vibration of the 1K sub cooler transmitted to the sample holder is reduced while the low temperature of the 1K sub cooler is transmitted to the sample holder by the first connection member,
A cryostat for the 1K sub cooler for external sample mounting.

The method of claim 2,
The first connection member is characterized in that the copper of braided mesh network structure,
A cryostat for the 1K sub cooler for external sample mounting.

The method of claim 1,
One end is fixed to the other end of the 1K sub cooler, the other end is the upper support portion connected to the interruption and the second connecting member of the 1K sub cooler; And
A lower support part having one end fixed to the other end of the upper support part and the other end connected to the one end of the sample holder;
More,
The structure of the upper support and the lower support is characterized in that the Sererrier truss structure (Serrurier truss design),
A cryostat for the 1K sub cooler for external sample mounting.

The method of claim 4, wherein
The second connecting member is characterized in that the copper of braided corrugated structure,
A cryostat for the 1K sub cooler for external sample mounting.