SU1069030A1 - Устройство стабилизации криогенной температуры объекта в электроннозондовом приборе - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ КРИОГЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕК/3 ТА В Э.ЧЕКТРОННО-ЗОНДОВОМ ПРИБОРЕ , содержащее об1 ектодержатель, установленный в охлаждаемом корпусе, св занном в тепловом отношенп  с источником .хладоагеита через магистрали его подачи и отвода. I электронагревате.1ь, размещенный вокруг периферийных поверхностней объектодержател . отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности стабилизации при ynponiciuni устройства, оно содержит теплоизолирующий элемент, размещенный между корпусом и объектодержателем и вьнюлненньп из керамического материала с макспмал1)Ным коэффн и1ентом теплопроводности при температуре испарени  хладоагента . а корпус снабжен внутренней осесимметричной по.юстыо. соединенной с магистрал ми подачи и отвода хладоагента. сл 05 со о со

Description

Изобретение относится к технике электронно-зондовых приборов и может быть использовано при анализе объектов в усл о вин .X к р и о ге и и ы х те м пе р а т у р.

Известны устройства стабилизации низких температур в электронно-зондовых приборах. в которых осуществляется постоянная иодача хладоанеита в зону расположения объектодержателя. связанного с охлаждаемой поверхностью через тепловые мос^ты [1|.

В таких устройствах нельзя получить стабильную температуру объекта в заданном диапазоне, особенно в области гелиевых температур.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство стабилизации криогенной температуры, содержащее объектодержатель, установленный в охлаждаемом корпусе, связанном в тепловом отношении с источником хладагента через магистрали его подачи и отвода, и электронагреватель, размещенный вокруг периферийных поверхностей объектодержателя [2].

Известное устройство обеспечивает большую стабильность температуры, однако системы охлаждения и нагрева характеризуются повышенной инерционностью, а все устройство имеет достаточно сложную конструкцию. Это приводит к снижению точности стабилизации температуры, увеличивает расход хладоагента.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации температуры при упрощении устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство стабилизации криогенной температуры объекта в электронно-зондовом приборе, содержащее объектодержатель, установленный в охлаждаемом корпусе, связанном в тепловом отношении с источником хладоагента через магистрали его подачи и отвода, и электронагреватель, размещенный вокруг периферийных поверхностей объектодержателя, дополнительно содержит теплоизолирующий элемент, размещенный между корпусом и объекте держателем и выполненный из керамического материала с максимальным коэффициентом теплопроводности при температуре испарения хладоагента, а корпус снабжен внутренней осесимметричной полостью, соединенной с магистралями подачи и отвода хладоагента.

На чертеже представлена схема устройства.

Корпус 1 устройства с осесимметричной полостью 2 размещен внутри камеры электронно-зондового прибора и имеет внутренее отверстие 2 для прохода электронного пучка. Обьсжтодержатель 4 установлен в верхней части корпуса 1 и связан с ним через теплоизолирующий элемент 5, выполненный из керамики, имеющей максималь ный коэффициент теплопроводности в области низких температур. Этому условию удовлетворяет стеатитовая керамика марок СЦ-4, СК-1 и др. На теплоизолирующем элементе 5 нанесен электронагреватель 6, выполненный, например, в виде графитовой двойной спирали. Между элементом 5 и корпусом 1 для улучшения теплового контакта может быть установлена индиевая прокладка 7. Полость 2 корпуса соединена с источником хладоагента магистрали 8 его подачи и отвода, которые могут быть выполнены с возможностью перемещения относительно стенок 9 камеры прибора. Корпус 1 окружен дополнительными экранами 10, укрепленными на основании 11, и азотными экранами 12 с трубопроводами 13.

В таком устройстве эффект повышения точности стабилизации обеспечивается за счет уменьшения тепловой инерции конструкции при использовании проточной системы охлаждения корпуса 1 через его полость 2 и системы нагрева через тепловую развязку в виде теплоизолирующего элемента 5. При низких температурах коэффициент теплопроводности элемента 5 максимален, происходит быстрое охлаждение объектодержателя 4 и стабилизация температуры на уровне, соответствующем скорости прокачки хладоагента. В случае необходимости стабилизации температуры на более высоком уровне включается электронагреватель 6 и происходит быстрое увеличение температуры объектодержателя за счет увеличения коэффициента теплопроводности элемента 5 и уменьшение отвода тепла от объектодержателя. Таким образом, устройство позволяет стабилизировать температуру на различных уровнях вплоть до гелиевых температур. При этом точность стабилизации по существу определяется точностью используемых датчиков температуры. Например, при использовании термометра сопротивления арсенид-галлиевого типа ТСАД2-1 получена точность 4:0,02 К в диапазоне 415 К и +0,05 К в диапазоне 15-100 К.

При измерении температуры с помощью р-п перехода германиевого транзистора типа ГТ-310 получена точность стабилизации + 0,05 К в диапазоне 20-300 КПредложенное устройство имеет более простую конструкцию, так как не требует специального криостата, обеспечивающего теплоотвод от объектодержателя через тепловые мосты, дает возможность ввести прецизионные перемещения корпуса с объектодержателем, а также более экономично по расходу дорогостоящего хладоагента, поскольку при нагреве объектодержателя не требуется испарения большого количества хладоагента. Использование такого устройства позволит расширить функциональные возможности приборов- повысить качество получаемой.информации.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ КРИОГЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕК

   ТА В ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВОМ ПРИБОРЕ. содержащее объектодержатель, установленный в охлаждаемом корпусе, связанном в тепловом отношения с источником хладоагента через магистрали его подачи и отвода, и электронагреватель, размещенный вокруг периферийных поверхностей объектодержателя. отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при упрощении устройства, оно содержит тепло и з ол и р у ю I ц и й эл е м е 11 т, размещен; ι ы й между корпусом и объектодержателем и выполненный из керамического материала с максимальным коэффициентом теплопроводности при температуре испарения хладоагента. а корпус снабжен внутренней осесимметричной полостью, соединенной с ма- _ гистралями подачи и отвода хладоагента. §