RU1799441C - Криостат - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к криогенной технике, к устройствам дл  быстрой заморозки различных объектов в жидких хладатентах . Сущность изобретени : криостат содержит вакуумную рабочую камеру с объ- ектодержателем, сосуд Дьюара и электронагреватели . Трубка дл  подвода хладагента из сосуда Дьюара в камеру снабжена системой управлени  потока, состо щей из двух кранов. Объектодержатель выполнен в виде двух дисков, в нижнем из которых имеютс  каналы дл  прохода хладагента . На одном из дисков размещен электронагреватель по всей его поверхности, i а рабоча  камера снабжена криоэкраном в виде резервуара с хладагентом, дно и боковые стенки которого служат дл  экранировани  верхней поверхности объек- тодержател  от стенок рабочей камеры, 2 ил.

Description

ел

С

Изобретёние относитс  к криогенной технике и может быть использовано при исследовании электрофизических и оптических свойств полупроводниковых структур. Данные исследовани  могут проводитьс  в широком диапазоне температур с регулированием температуры объектов.

Целью изобретени   вл етс  улучшение однородности охлаждени  обьектодер- жател , повышение эффективности работы криостата, расширение его функциональных возможностей.. .,

На фиг. 1 изображена конструкци  предлагаемого криостата; на фиг.2 - система управлени  потоком хладагента.

Криостат выполнен разъемным и состоит из двух частей. Верхн   часть криостата состоит из вакуумной рабочей камеры 1, в , которой расположен объектодёржатель в виде двух соприкасающихс  дисков. Диск 2 .укреплен на трубе 3. Диск 4 прижат к диску

2 снизу и имеет каналы 5. Ко всей поверхности диска 4 прилегает электронагреватель 6. На детал х 4 и 6 снизу надет открытый резервуар , образованный крышкой 7 и припа нной к ней трубкой 8. Трубка 9 проходит в центре рабочей камеры и соединена с каналами диска 4. Трубки 8 и 9 соосны, причем трубка 9 имеет меньший диаметр, чем трубка 8. Трубка 9 составна , ее часть соединена втулкой 10, снизу трубка 9 заканчиваетс  фланцем 11.

Над объектодержателем расположен криоэкран 12 в виде цилиндрического резервуара . Боковые стенки его образуют перевернутый стакан. Верхнее дно резервуара имеет трубку 13, через которую поступает хладагент.

В стенке рабочей камеры и в стенке криоэкрана 12 имеютс  отверсти  дл  пропускани  световода 14,

vj ч

2

4

СО

Нижн   часть криостата состоит из сосуда Дьюара 1.6 с жидким хладагентом. Сосуд Дьюара плотно закрыт крышкой 17, сквозь которую проход т соосно трубки 1.8 и 19. Трубка 18 меньшего диаметра опущена в жидкий хладагент, ни ней внизу крепитс  электронагреватель 20. Трубки 18 и 1.9 вне сосуда Дьюара соединена с системой регулировки потока хладагента (фиг.2) 21, имею- щей два сквозных отверсти . Одно отверстие центральное и служит продолжением трубки 18, в другое отверстие вставлена трубка 22, в которой могут вращатьс  трубки 23 и 24, работающие в качестве кра- нов. Трубки 23 и 24 заглушены с одной стороны и ймёкэт в стенке по. одному отверстию. При вращении трубок эти отверсти  могут совпадать с отверсти ми в детали 21, которые выход т в пространство между трубками 18 и 19. Трубки 23 и 24 расположены так, что с помощью трубки 23 можно соедин ть объем сосуда Дьюара с центральным отверстием детали 21, а с помощью трубки .24 объем сосуда Дьюара с атмосферой. Сверху деталь 21 заканчиваетс  фланцем 25.

При работе криостата его верхн   и нижн   части соедин ютс  с помощью фланцев 11 и 25. Дл  охлаждени  объектодержател  жидким хладагентом включают электронагреватель 20, в сосуде Дьюара создаетс  избыточное давление и благодар  этому жидкий хладагент поднимаетс  по трубкам 18 и 9 к объектодержателю 2, краны . 23 и 24 при этом закрыты. Хладагент проходит по каналам 5 диска 4, заполн ет резервуар под дисками 4 и 5 и далее выходит в атмосферу по трубке 10. Дл  охлаждени  объектодержател  газообразным хладагентом открывают кран 23, который соедин ет верхнюю часть сосуда Дьюара. где находитс  газообразный хладагент, с трубкой 9. Далее газообразный хладагент проходит тот же путь, что и жидкий. Скорость подачи газообразного хладагента можно регулировать в зависимости от мощности, подаваемой на нагреватель 20 и с помощью крана 23. Дл  нагревани  объектодержател  выше комнатной температуры служит электронагреватель 6, Поддерживать заданную температуру исследуемых образцов можно автоматически с помощью терморегул тора , а также с помощью ЭВМ.

Дл  выравнивани  температуры по площади объектодержател  диски 2 и 5 выполнены из материала с высокой теплопроводностью , например из меди. Трубки 7, 9, 10, 18, 19, 23, 24 могут быть выполнены из нержавеющей стали. Трубка 22, в которой вращаютс  краны, дл  создани  герметичности и удобства вращени  кранов выполнена из фторопласта. Втулка 10 и кольца 15 выпол йены из электроизол ционных материалов, благодар  чему объектодержатель изолирован от корпуса криостата и от сосуда Дьюара . Криоэкран 12 расположен так, что он предохран ет образец от фонового излучени  стенок рабочей камеры, ..

Использование изобретени  позволит

проводить исследовани  полупроводниковых структур на пластинах большого диаметра . Введение в криостат диска с выбранными отверсти ми и резервуара под диском позвол ет увеличить однородность

охлаждени  исследуемых объектов. Введение кранов дает возможность проводить охлаждение либо жидким, либо газообразным хладагентом, что позвол ет уменьшить

энергозатраты на охлаждение образцов.

Помещение в рабочую камеру криоэкрана, экранирующего образец от фонового излучени , и рвёдение световода дает возможность проводить оптические исследовани  объектов.

Claims (1)

1. ;: , ::.. ;;-;; ;;, ;.; . г-. : . Формула изобретени 

   Криостат, содержащий вакуумную рабочую1 камеру с объектодержэтелем, сосуд

   Дьюара с жидким хладагентом, электронагреватели , один из которых установлен в сосуде Дьюара, а другой у объектодержател , трубку дл  подвода хладагента из сосуда Дьюара и расположенную соосно с ней

   трубку дл  вывода хладагента в атмосферу, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что трубка дл  подвода хладагента снабжена системой управлени  потока хладагента, состо щей из двух кранов, установленных на этой трубке

   между сосудом Дьюара и рабочей камерой, а объектодержатель выполнен в виде двух соприкасающихс  дисков, нижний из которых имеет каналы дл  прохода хладаге,нта и электронагреватель размещен по всей его

   поверхности, при этом рабоча  камера снабжена криоэкраном в виде резервуара с хладагентом, дно и боковые стенки которого служат дл  экранировани  верхней поверхности объектодержател  от стенок

   рабочей камеры..