RU2818882C1 - Large internal volume thermostat for a magnet of an nmr spectrometer - Google Patents
Large internal volume thermostat for a magnet of an nmr spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818882C1 RU2818882C1 RU2023134319A RU2023134319A RU2818882C1 RU 2818882 C1 RU2818882 C1 RU 2818882C1 RU 2023134319 A RU2023134319 A RU 2023134319A RU 2023134319 A RU2023134319 A RU 2023134319A RU 2818882 C1 RU2818882 C1 RU 2818882C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermostat
- tubes
- nmr
- heat exchanger
- magnet
- Prior art date
Links
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-(4-hydroxyphenyl)ethylamino]methyl]-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CCNCC1C(=O)C2=CC=CC=C2CC1 PZZOEXPDTYIBPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение предназначено для термостатирования образцов в магнитах ЯМР-спектрометров, которые отличаются значительной ограниченностью свободного пространства внутреннего отверстия. Изобретение может быть использовано в области синтеза и кристаллизации химических соединений для поддержания температуры образцов, находящихся в магнитном поле, в диапазоне от -30 до +100°C.The invention is intended for temperature control of samples in the magnets of NMR spectrometers, which are characterized by significantly limited free space in the internal hole. The invention can be used in the field of synthesis and crystallization of chemical compounds to maintain the temperature of samples located in a magnetic field in the range from -30 to +100°C.
Известно устройство термостатирования биологических образцов (патент РФ № 2134416 от 09.08.1996 г, G01N 24/08, F25B 29/00, F25B 21/02). Устройство термостатирования содержит термоблок, в тепловом контакте со стенками которого с двух сторон расположены холодные спаи термобатарей, основной и дополнительный водные теплообменники для охлаждения горячих спаев термобатарей, соединенные последовательно, теплообменник для хладотеплоносителя, находящийся в тепловом контакте с одним из водных теплообменников, термостатирующую рубашку с исследуемым образцом, блок установки и поддержания заданной температуры, соединенный с нагревателем. Прокачивание хладотеплоносителя по герметичной замкнутой системе осуществляют с помощью насоса и переключателя потока.A device for thermostatting biological samples is known (RF patent No. 2134416 dated 08/09/1996, G01N 24/08, F25B 29/00, F25B 21/02). The thermostating device contains a thermoblock, in thermal contact with the walls of which the cold junctions of the thermopile are located on both sides, the main and additional water heat exchangers for cooling the hot junctions of the thermopile, connected in series, a heat exchanger for the coolant, which is in thermal contact with one of the water heat exchangers, a thermostatting jacket with the sample under study, a unit for setting and maintaining a given temperature, connected to the heater. Coolant is pumped through a sealed closed system using a pump and a flow switch.
Недостатком данного решения является использование термостатирующей рубашки датчика ЯМР релаксометра-диффузометра, которые различаются по конструкции, размерам, внутреннему объёму в зависимости от производителя датчика и модели спектрометра, что делает устройство не универсальным. Кроме того, применение датчика ЯМР релаксометра-диффузометра предполагает возможность проведения термостатирования только в маленькой области пространства ЯМР-магнита (в области однородного поля). Невозможность эффективного использования пространства ЯМР-магнита значительно ограничивает возможное применение данного устройства.The disadvantage of this solution is the use of a thermostatic jacket of the NMR relaxometer-diffusometer sensor, which differ in design, size, and internal volume depending on the sensor manufacturer and spectrometer model, which makes the device not universal. In addition, the use of an NMR relaxometer-diffusometer sensor implies the possibility of thermostatting only in a small region of space of the NMR magnet (in the region of a uniform field). The inability to effectively use the space of an NMR magnet significantly limits the possible use of this device.
Задачей изобретения, на решение которой направлено заявляемое изобретения является создание термостата для магнита ЯМР-спектрометра с высокой однородностью температуры внутри него, а также с возможностью применения на широком классе коммерческих ЯМР-магнитов, не применяя дополнительные модификации ЯМР-магнитов.The objective of the invention, which the claimed invention is aimed at, is to create a thermostat for the magnet of an NMR spectrometer with high uniformity of temperature inside it, as well as the possibility of application on a wide class of commercial NMR magnets, without using additional modifications of the NMR magnets.
Поставленная задача решается тем, что в термостате большого внутреннего объема для магнита ЯМР-спектрометра, содержащем теплообменник, представляющий собой линии трубок, по которым протекает теплоноситель, согласно изобретению, трубки теплообменника припаяны к проходящей вдоль всего термостата медной трубе, термостат закрыт внешним защитным кожухом диаметром 40 мм, между медной трубой и защитным кожухом использован слой теплоизоляции, в качестве материала для трубок теплообменника используют медь. Кроме того, термостат содержит контейнер для размещения пробирок с образцами перед началом процесса термостатирования. Этот контейнер крепится к крышке-фиксатору через резиновое кольцо, прижатое к крышке-фиксатору пластиной, при этом сжатое резиновое кольцо имеет внешний диаметр больше, чем диаметр внутреннего отверстия контейнера, что обеспечивает надёжность крепления.The problem is solved by the fact that in a thermostat of large internal volume for the magnet of an NMR spectrometer, containing a heat exchanger, which is a line of tubes through which the coolant flows, according to the invention , the heat exchanger tubes are soldered to a copper pipe running along the entire thermostat, the thermostat is closed with an external protective casing with a diameter of 40 mm, a layer of thermal insulation is used between the copper pipe and the protective casing, copper is used as the material for the heat exchanger tubes. In addition, the thermostat contains a container for placing test tubes with samples before starting the thermostating process. This container is attached to the retaining lid through a rubber ring pressed against the retaining lid by a plate, while the compressed rubber ring has an outer diameter larger than the diameter of the internal hole of the container, which ensures reliable fastening.
Неоднородность температуры внутри термостата, вызванная его большой длиной, минимизируется за счёт использования протяженной линии медных трубок, по которым протекает теплоноситель. Они припаяны к проходящей вдоль всего термостата медной трубе, которая благодаря своей высокой теплопроводности и тепловой изоляции от остальных частей термостата, повышает в нём однородность температуры.Temperature inhomogeneity inside the thermostat, caused by its large length, is minimized by using an extended line of copper tubes through which the coolant flows. They are soldered to a copper pipe running along the entire thermostat, which, due to its high thermal conductivity and thermal insulation from the rest of the thermostat, increases the temperature uniformity in it.
На фиг. 1 показана схема устройства, где:In fig. 1 shows a diagram of the device, where:
1 - входное отверстие термостата;1 - thermostat inlet;
2 - трубки теплообменника;2 - heat exchanger tubes;
3 - перемычки;3 - jumpers;
4 - выходное отверстие термостата;4 - thermostat outlet;
5 - медная труба;5 - copper pipe;
6 - контейнер для размещения пробирок с образцами;6 - container for placing test tubes with samples;
7 - крышка-фиксатор;7 - locking cover;
8 - резиновое кольцо;8 - rubber ring;
9 - пластина;9 - plate;
10, 11 - детали, образующие фланец магнита;10, 11 - parts forming the magnet flange;
12 - стенки внутреннего отверстия магнита;12 - walls of the internal hole of the magnet;
13 - внешний защитный кожух;13 - external protective casing;
14, 15 - металлические фланцы.14, 15 - metal flanges.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Во входное отверстие (1) термостата подаётся теплоноситель. Он проходит через четыре трубки (2), соединённые вместе через припаянные к ним перемычки (3), и после выходит через отверстие (4). Трубки (2) припаяны к трубе (5), что обеспечивает тепловой контакт деталей. В качестве материала для деталей (2, 3, 5) используется медь, что является важной характеристикой термостата, поскольку позволяет получать однородную температуру внутри термостата и высокую скорость её изменения, а также упрощает процесс скрепления деталей при помощи пайки.Coolant is supplied to the inlet (1) of the thermostat. It passes through four tubes (2), connected together through jumpers (3) soldered to them, and then exits through the hole (4). The tubes (2) are soldered to the pipe (5), which ensures thermal contact between the parts. Copper is used as the material for parts (2, 3, 5), which is an important characteristic of the thermostat, since it allows you to obtain a uniform temperature inside the thermostat and a high rate of change, and also simplifies the process of joining parts by soldering.
Пробирки с образцами перед началом процесса термостатирования размещаются в контейнере (6), который крепится к крышке-фиксатору (7). Крышка-фиксатор закрывает контейнер (6) и закрепляет его в термостате. Ключевой особенностью контейнера (6) является возможность размещать в нём несколько пробирок, эффективно используя всё пространство внутреннего отверстия магнита. Крепление контейнера (6) к крышке-фиксатору (7) осуществляется через резиновое кольцо (8), прижатое к крышке-фиксатору (7) пластиной (9). Сжатое резиновое кольцо имеет внешний диаметр несколько больше, чем диаметр внутреннего отверстия контейнера (6). Как следствие, трение между резиновым кольцом и контейнером гарантирует устойчивость соединения, а отсутствие винтовых креплений упрощает установку пробирок в термостат. После окончания эксперимента контейнер отсоединяется от крышки-фиксатора (7), и пробирки могут быть извлечены через нижнее отверстие контейнера (6).Before starting the thermostating process, test tubes with samples are placed in a container (6), which is attached to a locking lid (7). The locking lid closes the container (6) and secures it in the thermostat. The key feature of the container (6) is the ability to place several tubes in it, effectively using the entire space of the internal opening of the magnet. The container (6) is secured to the retaining lid (7) through a rubber ring (8) pressed against the retaining lid (7) by a plate (9). The compressed rubber ring has an outer diameter slightly larger than the diameter of the inner hole of the container (6). As a result, friction between the rubber ring and the container guarantees the stability of the connection, and the absence of screw fastenings simplifies the installation of tubes in the thermostat. After the end of the experiment, the container is detached from the locking lid (7), and the test tubes can be removed through the lower hole of the container (6).
Детали (10) и (11), соединённые вместе, образуют фланец магнита, предназначенный для надёжного крепление термостата к магниту и размещения контейнера с пробирками (6) в термостате. Стенки внутреннего отверстия магнита обозначены цифрой 12. Деталь (11) обеспечивает вывод труб (2) за пределы термостата, что значительно упрощает подсоединение термостата к системе подачи теплоносителя.Parts (10) and (11), connected together, form a magnet flange, designed to securely attach the thermostat to the magnet and place the container with test tubes (6) in the thermostat. The walls of the internal hole of the magnet are marked with the number 12. Part (11) ensures that pipes (2) are led outside the thermostat, which greatly simplifies connecting the thermostat to the coolant supply system.
Термостат закрыт внешним кожухом (13). Крепление кожуха (13) и медной трубы (5) к детали (10) осуществляется через металлические фланцы (14 и 15), которые припаяны к кожуху (13) и к трубе (5) соответственно. Для обеспечения герметичности и препятствования смешиванию воздуха разных тепловых контуров металлические фланцы соединены с деталью (10) через уплотнители. Кроме того, между медной трубой (5) и защитным кожухом (13) использован слой теплоизоляции. Таким образом, внутренняя часть термостата теплоизолирована от его защитного кожуха, что способствует достижению значительного нагрева или охлаждения пробирок с высокой температурной однородностью внутри теромостата.The thermostat is closed by an outer casing (13). The casing (13) and copper pipe (5) are attached to the part (10) through metal flanges (14 and 15), which are soldered to the casing (13) and to the pipe (5), respectively. To ensure tightness and prevent the mixing of air from different thermal circuits, metal flanges are connected to the part (10) through seals. In addition, a layer of thermal insulation is used between the copper pipe (5) and the protective casing (13). Thus, the interior of the thermostat is thermally insulated from its protective casing, which helps to achieve significant heating or cooling of the test tubes with high temperature uniformity inside the thermostat.
Особенности изобретения.Features of the invention.
• Теплоноситель протекает через медные трубки, расположенные вдоль всего термостата, что значительно повышает однородность температуры внутри него.• The coolant flows through copper tubes located along the entire thermostat, which significantly increases the uniformity of temperature inside it.
• Диаметр защитного кожуха составляется 40 мм, что позволяет производить работы на широком классе коммерческих ЯМР-магнитов, не применяя дополнительные модификации ЯМР-магнитов.• The diameter of the protective casing is 40 mm, which allows you to work on a wide class of commercial NMR magnets without using additional modifications of the NMR magnets.
• Отверстия для винтового соединения детали (10) с ЯМР-магнитом совпадает с положением отверстий датчиков ЯМР-спектрометров фирмы Bruker.• The holes for the screw connection of the part (10) with the NMR magnet coincides with the position of the holes in the sensors of Bruker NMR spectrometers.
• В термостат может быть помещено несколько пробирок, что позволяет проводить одновременно эксперименты в магнитном поле разной величины.• Several test tubes can be placed in a thermostat, which allows simultaneous experiments to be carried out in magnetic fields of different strengths.
• Крепление контейнера (6) через резиновое кольцо обеспечивает простоту размещения пробирок в термостате.• Fastening the container (6) through a rubber ring makes it easy to place the tubes in the thermostat.
Частная реализация устройства авторами изобретения.Private sale of the device by the authors of the invention.
• Контейнер (6) изготовлен из алюминия и имеет внутренний 16 мм, внешний диаметр 19 мм.• The container (6) is made of aluminum and has an internal diameter of 16 mm and an external diameter of 19 mm.
• Детали (10) и (11) изготовлены из капролона и соединены вместе винтами M3, образуя фланец диаметром 80 мм и высотой 64 мм.• Parts (10) and (11) are made of caprolon and connected together with M3 screws, forming a flange with a diameter of 80 mm and a height of 64 mm.
• Защитный кожух (13) изготовлен из алюминия и имеет внутренний и внешний диаметр 37 и 40 мм соответственно.• The protective casing (13) is made of aluminum and has an internal and external diameter of 37 and 40 mm respectively.
• Труба (5) имеет внутренний диаметр 20 и внешний диаметр 22 мм.• The pipe (5) has an internal diameter of 20 and an external diameter of 22 mm.
• Медные трубки (2) имеют внутренний и внешний диаметр 5.15 и 6.35 мм соответственно.• Copper tubes (2) have internal and external diameters of 5.15 and 6.35 mm, respectively.
• Перемычки (3) имеют внутренний и внешний диаметр 3.15 и 4.75 мм.• The jumpers (3) have internal and external diameters of 3.15 and 4.75 mm.
• Фланец (14) имеет внешний диаметр 69 мм. Диаметр отверстия для крепления кожуха (13) составляет 40.2 мм.• The flange (14) has an outer diameter of 69 mm. The diameter of the hole for attaching the casing (13) is 40.2 mm.
• Фланец (15) имеет внешний диаметр 41 мм. Диаметр отверстия под трубу (5) составляет 22.2 мм.• The flange (15) has an outer diameter of 41 mm. The diameter of the hole for the pipe (5) is 22.2 mm.
• Деталь (7) вместе с пробирками крепится к детали (10) через резьбовое соединение M22 длиной 14 мм.• Part (7) together with the test tubes is attached to part (10) via an M22 threaded connection 14 mm long.
• Фланцы (14, 15) крепятся к детали (10) шестью винтами M3 каждый.• The flanges (14, 15) are attached to the part (10) with six M3 screws each.
Технические характеристики изобретения.Technical characteristics of the invention.
• Рабочий температурный диапазон термостата от -30°C до +100°C.• The operating temperature range of the thermostat is from -30°C to +100°C.
• Однородность температуры в термостате 0.2°C.• Temperature uniformity in the thermostat is 0.2°C.
• Теплоноситель проходит через 4 тепловых трубки• The coolant passes through 4 heat pipes
• Входное и выходное отверстие для теплоносителя размещены с одной стороны термостата.• The inlet and outlet openings for the coolant are located on one side of the thermostat.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2818882C1 true RU2818882C1 (en) | 2024-05-06 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119675C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-09-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Малое предприятие "Магнитный резонанс" | Device for stabilization of temperature of sample in magnetic resonance spectrometer |
RU2134416C1 (en) * | 1996-08-09 | 1999-08-10 | Казанский институт биологии Казанского Научного Центра РАН | Biologic sample thermostatic control device |
RU2319138C1 (en) * | 2006-05-04 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Идея-Резонанс" | Device for thermostatting a sample in magnetic resonance sensor |
RU137355U1 (en) * | 2013-09-25 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | MAGNET THERMOSTAT DEVICE WITH SAMPLE |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2134416C1 (en) * | 1996-08-09 | 1999-08-10 | Казанский институт биологии Казанского Научного Центра РАН | Biologic sample thermostatic control device |
RU2119675C1 (en) * | 1996-11-18 | 1998-09-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Малое предприятие "Магнитный резонанс" | Device for stabilization of temperature of sample in magnetic resonance spectrometer |
RU2319138C1 (en) * | 2006-05-04 | 2008-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Идея-Резонанс" | Device for thermostatting a sample in magnetic resonance sensor |
RU137355U1 (en) * | 2013-09-25 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | MAGNET THERMOSTAT DEVICE WITH SAMPLE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN202052555U (en) | Constant temperature bath device | |
RU2371685C1 (en) | Variable temperature calorimetre with isothermal jacket | |
CN107421997A (en) | A kind of method of constant temperature system for conductivity measurement and measurement electrical conductivity | |
RU2818882C1 (en) | Large internal volume thermostat for a magnet of an nmr spectrometer | |
RU2485463C1 (en) | Device for air thermostatting of calorimetric cell | |
US4829778A (en) | Measuring gas cooling device | |
US4870838A (en) | Cryostat | |
CN218239542U (en) | Novel biochemical analyzer refrigeration device | |
Ishimoto et al. | A horizontal dilution refrigerator with high cooling power for a spin frozen target | |
RU2006133915A (en) | COOLING DEVICE FOR DRINKING WATER FOUNTAIN AND WATER FOUNTAIN CONTAINING SUCH DEVICE | |
KR102066478B1 (en) | Apparatus for cooling fluid and manufacturing method thereof | |
US20210364217A1 (en) | Portable-smart refrigerator methods and systems | |
CN211504949U (en) | Temperature adjusting device for CODmn digestion tank | |
US10065162B2 (en) | Heating and cooling apparatus | |
JPH04116437A (en) | Differential pressure measuring apparatus with flange | |
CN207741402U (en) | Small size chemical experiment circulating cooling instrument | |
CN108628358B (en) | Constant temperature system | |
RU132207U1 (en) | SOURCE OF AN AGGRESSIVE VAPOR OF ACID OR ALKALI | |
RU2319138C1 (en) | Device for thermostatting a sample in magnetic resonance sensor | |
RU2359193C2 (en) | Heat transfer lab's unit | |
US11719472B2 (en) | Portable-smart refrigerator methods and systems | |
JP4068052B2 (en) | Low temperature flow NMR | |
CN213749699U (en) | Heat insulation screen of heat measuring device | |
Abdelmessih et al. | Design of a Magnetic Cooling Device Using Gadolinium Alloy and Permanent Magnets | |
US20220325926A1 (en) | Portable-smart refrigerator methods and systems |