RU2006734C1 - Безвакуумный криостат - Google Patents
Безвакуумный криостат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006734C1 RU2006734C1 SU4946753A RU2006734C1 RU 2006734 C1 RU2006734 C1 RU 2006734C1 SU 4946753 A SU4946753 A SU 4946753A RU 2006734 C1 RU2006734 C1 RU 2006734C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cryostat
- temperature
- heat
- temperature sensor
- heater
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: криостат содержит кожух с крышкой, нагреватель, рабочий стакан из теплоизоляционного металла, выполненный одинарным и разделенным поперечной электроизоляционной прокладкой на верхнюю и нижнюю части. Нижняя часть является сосудом для криожидкости. Нагреватель и датчик температуры вмонтированы в держатель образца, расположенный на электроизоляционной прокладке, в котором содержатся теплопроводы для связи с криожидкостью. Теплопроводы выполнены с переменным сечением. Криостат позволяет контролируемо изменять температуру со скоростями нагрева от 0,01 до 5,00 К/с в диапазоне от 77 до 673 К. Температурный диапазон определяется материалом электроизоляционной прокладки и типом датчика температуры. В криостате реализуются высокие регулируемые скорости изменения температуры образца ввиду хорошего контакта с нагревательным элементом и плавно меняющейся тепловой связью с хладагентом. 1 з. п. ф-лы. 2 ил.
Description
Изобретение относится к экспериментальной технике физики твердого тела и технике контроля электрофизических параметров в микроэлектронике. Оно решает задачу создания малоинерционного универсального криостата, удобного в эксплуатации.
В качестве прототипа выбран криостат для оптических исследований, состоящий из теплоизоляционного кожуха с окнами и размещенными в его стенках каналами для криожидкости, соединенными с сосудом и теплопроводящей трубкой, нижний конец которой прикреплен к контейнеру, а верхний сообщен с верхней частью сосуда. Криостат позволяет стабилизировать температуру объекта, помещаемого в медный контейнер для образцов в диапазоне от 80 до 350 К. Несмотря на то, что указано на повышение точности регулирования температуры в криостате, однако она не могла быть получена достаточно высокой, так как нагреватель с датчиком температуры и нагреваемый объект располагаются на значительном расстоянии друг от друга.
Этот криостат рассчитан на термостатирование исследуемого объекта и не может обеспечить быстрый нагрев или охлаждение его по указанному закону, так как объект монтируется в массивный медный держатель и охлаждается или нагревается как за счет потока газообразного азота, так и за счет теплообмена с медным держателем, который не может быстро изменить свою температуру.
Криостат обладает сложной конструкцией; монтирование образца требует извлечение из контейнера держателя образца через заглушки, которые должны быть посажены в отверстия достаточно плотно, чтобы через них не просачивался жидкий азот. Контейнер также должен быть прикреплен к сосуду для криожидкости с высокой степенью плотности, так как азот и его пары легко просачиваются через щели в пенопласте и разрывают его, что приводит к его порче и низкой надежности. Кроме того, сложность конструкции уменьшает экспрессность измерений, так как требуется значительное время для прогрева образца и его смены.
Целью изобретения является повышение быстродействия температурных измерений с повышенной точностью регулирования температуры в расширенном температурном диапазоне при упрощении и повышении надежности конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что в известном криостате, содержащем теплоизоляционный кожух с крышкой, рабочий стакан и нагреватель, рабочий стакан выполнен одинарным из теплоизолирующего металла и разделен электроизоляционной прокладкой на верхнюю и нижнюю части, причем нижняя часть является сосудом для криожидкости, а нагреватель и датчик температуры вмонтированы в держатель образца, расположенный на электроизоляционной прокладке, в котором содержатся теплопроводы для связи с криожидкостью. Теплопроводы выполнены с переменным сечением.
На фиг. 1 изображена конструкция криостата, где 1 - внешняя несущая коробка, заполненная теплоизолирующим материалом, 2 - теплоизолирующий материал, 3 - стакан из тепоизолирующего металла, являющийся сосудом для криожидкости, 4 - электроизолирующая пластина, 5 - электрические контакты, 6 - медный держатель образца, 7 - нагреватели, 8 - датчик температуры, 9 - теплопроводы переменного сечения, обеспечивающие плавный нагрев и охлаждение держателя образца, 10 - образец, 11 - турель, 12 - зондодержатели, позволяющие проводить измерения на тесовых структурах с контактными площадками 100х100 мкм2, 13 - крышка, заполненная теплоизолирующим материалом, 14 - несущая металлическая коробка, 15 - трубка для заливки криожидкости в сосуд, имеется датчики для определения уровня криожидкости.
Размеры и профиль теплопроводов выбираются в зависимости от необходимых параметров скорости нагрева и времени термостатирования образца. На фиг. 2 представлен внешний вид теплопровода. Все электрические разъемы смонтированы на внешней несущей коробке 1, что позволяет легко и быстро сменять исследуемые образцы.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Рассмотрим криостат, изготовленный для работы с пластиной диаметром 100 мм. Корпус криостата изготовлен из дюралюминия, который заполнен теплоизолятором из пенопласта. Внутрь пенопласта помещен тонкостенный стакан. Стакан выполнен преимущественно из нержавеющей стали; он может быть также выполнен из нейзильбера или мельхиора. К стакану прикреплена электроизолирующая прокладка из фторопласта.
Исследуемый образец помещается на держатель, изготовленный из меди, в тело которого вмонтирован нагреватель из нихромовой проволоки и измерительный преобразователь температуры, в качестве которого использовался кремниевый диод типа КДС 523, отградуированный на образцовом средстве измерения (свидетельство N 691 ВНИИФТРИ Госстандрата СССР). Крышка криостата с пенопластовым теплоизолятором крепится к корпусу винтами для обеспечения электрического контакта. В крышку криостата вмонтирован азотопровод, в который вставляется воронка для заливки жидкого азота.
Данная конструкция позволяет измерять температуру объекта в диапазоне от 77 до 450 oС с точностью измерения температуры 0,05К; скорость изменения температуры может изменяться в диапазоне от 0,01 до 5 К/с с относительной погрешностью поддержания скорости не более 2% , что принципиально невозможно достичь у криостата-прототипа, так как он обладает массивным держателем образца и разнесенным в пространстве расположением измерительным преобразователем температуры и объекта регулирования температуры. Криостат позволяет проводить измерения на образцах размерами от 1×1 до 100×100 мм. Смена образца занимает от 2 до 3 мин. Габариты криостата составляют 200×200×230 мм. (56) Авторское свидетельство СССР N 1247619, кл. F 13 C 3/10, 1986.
Claims (2)
- БЕЗВАКУУМНЫЙ КРИОСТАТ, содержащий теплоизолированные корпус с крышкой, внутренний рабочий стакан для криожидкости и размещенный в нем держатель образца, нагреватель и теплопровод для связи с криожидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия температурных изменений с повышенной точностью регулирования температуры в расширенном температурном диапазоне при упрощении и повышении надежности конструкции, рабочий стакан выполнен из теплоизолирующего материала и снабжен поперечной электроизоляционной прокладкой и датчиком температуры, при этом прокладка расположена на уровне или над уровнем зеркала жидкости, на ней размещен держатель образца, в который введены нагреватель, датчик температуры и теплопровод, выполненный в виде нескольких стержней.
- 2. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что стержни выполнены с переменным сечением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4946753 RU2006734C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Безвакуумный криостат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4946753 RU2006734C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Безвакуумный криостат |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006734C1 true RU2006734C1 (ru) | 1994-01-30 |
Family
ID=21579943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4946753 RU2006734C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Безвакуумный криостат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006734C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486480C1 (ru) * | 2011-12-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Оптический криостат |
-
1991
- 1991-06-17 RU SU4946753 patent/RU2006734C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486480C1 (ru) * | 2011-12-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" | Оптический криостат |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahlers | Effect of the Gravitational Field on the Superfluid Transition in He 4 | |
US3499310A (en) | Self-calibrating temperature sensing probe and probe - indicator combination | |
US2999121A (en) | Fast acting totally expendable immersion thermocouple | |
US3365944A (en) | Adiabatic calorimeter | |
US2025534A (en) | Electromotive thermometry | |
US4654623A (en) | Thermometer probe for measuring the temperature in low-convection media | |
US3417617A (en) | Fluid stream temperature sensor system | |
JPH0569635U (ja) | 液面センサ | |
RU2006734C1 (ru) | Безвакуумный криостат | |
US2475138A (en) | Device for measuring thermal conductivity | |
JPH06129918A (ja) | 熱交換器効率のモニタ装置 | |
Kemp et al. | The boiling points and Triple points of Oxygen and Argon | |
US4415534A (en) | Apparatus for analyzing biological liquids | |
WO1994006000A1 (en) | Differential scanning calorimeter | |
US3504525A (en) | Apparatus for measuring thermic characteristics of extremely small amounts of test material | |
US2947163A (en) | Material testing apparatus and method | |
JP4852740B2 (ja) | 高圧測定可能な示差走査型熱量計及びそれを用いた示差走査型熱流計装置 | |
JP3612413B2 (ja) | 変動量測定方法 | |
SU1120185A1 (ru) | Устройство дл градуировки термопреобразовател | |
SU1068740A1 (ru) | Дифференциальный сканирующий микрокалориметр | |
SU736747A1 (ru) | Устройство дл измерени коэффициентаТЕплОпРОВОдНОСТи СублиМиРующиХ ВЕщЕСТВ | |
Edwards et al. | Low temperature adiabatic calorimeter, and the heat capacity of α-alumina | |
SU1518752A1 (ru) | Устройство дл теплофизических измерений | |
SU1597707A1 (ru) | Устройство дл измерени теплопроводности твердых материалов | |
SU1032431A1 (ru) | Устройство дл термостатировани |