SU1555607A1 - Криостат дл исследовани образца - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенной технике и может быть использовано при исследовании электрических параметров полупроводниковых приборов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и снижение расхода хладагента. Образец и датчик температуры укрепл ют на участке теплового моста 6, расположенном в верхнем отсеке теплоизолированной камеры 3 под перегородкой 7. Через переливную трубку 11 в нижний отсек камеры 3 поступает парожидкостна  фаза хладагента, охлаждающа  тепловой мост 6 и поступающа  через дренажные отверсти  в перегородке 7 в верхний отсек, откуда по трубе 13 пары вывод тс  наружу. Внешний экран 4 камеры 3 обеспечивает электромагнитную защиту образца, а внутренние экраны 5 выравнивают температуру объема камеры 3. Возможность подвода хладагента в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон без резких температурных перепадов. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к криогенной технике и может быть использовано при исследовании электрических параметров полупровод Еиковых приборов и структур в температурном интервале от азота и выше комнатной, в частности при применении метода нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней.

Цель изобрете м  - повышение точности измерени  и снижение расхода хладагета.

На фиг. 1 изображен криостат, разрез; на фиг. 2 - теплоизолированна  камера, разрез, вид сбоку.

Криостат дл  исследовани  образца содержит сосуд Дьюара 1 с нагревателем 2 и теплоизолированную камеру 3, снабженную внешним 4 и внутренним 5 экранами и тепловым мостом 6 и разделенную горизонтальной перегородкой 7 с дренажными отверсти ми на два отсека . Один из отсеков предназначен дл  охлаждаемого образца 8 и образован в верхней части камеры 3 между ее стенками и перегородкой 7. Участок теплового моста 6, расположенный над перегородкой 7, предназначен дл  креплени  образца 8 и датчика 9 температуры , например термопары. Камера 3 имеет нагреватель 10, выполненный плоским, который закреплен на тепловом мосту 6 под перегородкой 7. Камера 3 сообщена с сосудом Дыоара 1 переливной трубкой 11, верхний конечный участок которой имеет контакт с нагревателем 10. На другом конце перливной трубки 11 укреплен нагреватель 2 сосуда Дьюара 1. Устройство содержит блок 12 регулировани  температуры , к которому через трубку 13 подсоединены нагреватели 2 и 10 и датчик 9 температуры. Теплоизолированна  камера 3 крепитс  в сосуде Дыоара 1 на трубе 13 через уплотни

0

5

0

5

40

45

50

55

тельный узел 14 на верхней крышке. Нагреватель 2 изолирован со стороны хладагента.

Криостат работает следующим образом .

После установки образца 8 в измерительный отсек теплоизолированную камеру 3 помещают в сосуд Дыоара 1 с хладагентом. В блоке 12 регулировани  температуры устанавливают скорость охлаждени , при этом включаетс  нагреватель 2 и через переливную трубку 11 в нижний отсек дозированно поступает парожидкостна  фаза хладагента , который, испар  сь в этом отсеке и охлажда  тепловой мост 6, через дренажные отверсти  в перегородке 7 поступает в верхний измерительный отсек дл  образца 8 и по трубе 13 выводитс  наружу, охлажда  при этом контактное устройство и подвод щие провода . При этом температуры1 пара и теплового моста 6 одинаковы, что устран ет температурный градиент по образцу 8.

При достижении необходимой температуры , зафиксированной датчиком 9, например термопарой, блок 12 регулировани  температуры работает в следующем режиме, автоматически подключа  нагреватель 2 дл  охлаждени  или нагреватель 10 дл  повышени  температуры . Внешний металлический экран 4 необходим дл  электромагнитной защиты образца 8 от наводок, в то врем  как внутренние экраны 5 выравнивают температуру объема теплоизолированной камеры , сглажива  и устран   температурные колебани , недопустимые при измерени х . При необходимости быстрого охлаждени  измер емого образца 8 теплоизолированна  камера 3, благодар  узлу 14, имеет возможность вертикального перемещени  и может соприкасатьс  тепловым мостом 6 с уровнем

Наличие внутренних тепловых экранов в двух отсеках камеры обеспечивает выравнивание температуры.

Возможности вертикального перемещени  теплоизолированной камеры в сосуде Дьюара обеспечивает пре необходимости форсированного охлаждени  контакт теплового моста с хладаген- етс , прекраща  подачу парожидкостнойJQ том (криогенной жидкостью) и отсут- фазы хладагента в нижний отсек тепло- ствие его при других режимах работы обменника, и включаетс  нагревательи более высоких температурах.

хладагента, что совместно с нагревателем 2, подающим парожидкостную фазу хладагента в нижний отсек камеры 3, форсировано понижает температуру образца 8 до температуры хладагента. Повышение температуры осуществл етс  через блок 12 регулировани  температуры , при этом нагреватель 2 выключа

10, который обеспечивает с одной стороны теплоприток по тепловому мосту 6 к образцу 8, а с другой - повыша  температуру газа в этом отсеке, а следовательно, и внутренних тепловых экранов 5, что стабилизирует температуру верхнего измерительного отсека дл  образца 8 и устран ет градиент температуры на измер емом образце 8.

Конструкци  данного криостата обеспечивает более высокую производительность и точность измерений при одновременном уменьшении расхода хлад- 25 агента. Благодар  наличию в камере двух раздельных отсеков, изготовленных из материала с плохой электро- и тепловой проводимостью, но имеющих внешние и внутренние металлические экраны (медные), обеспечиваетс  электромагнитное экранирование и мала  теплова  инерционность, наличие между отсеками перегородки с дренажными отверсти ми и теплового моста, а также выполнение нагревател  камеры плоским и соединение последнего с тепловым мостом обеспечивает регулирование температуры измер емого образца через тепловой мост и пары хладагента, что устран ет градиент температуры по образцу. Возможность подвода хладаген- та в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон без резких температурных перепадов. Теплоизол ци  нагревател  переливной трубки от внешней криогенной жидкости позвол ет подавать хладагент, наход щийс 

Криостат дл  исследовани  образца , содержащий сосуд Дьюара с нагревателем и теплоизолированную камеру с отсеком дл  охлаждаемого образца,

30 нагревателем с датчиком температуры, переливную трубу, блок регулировани  температуры, соединенный с нагревател ми и датчиком температуры, отличающийс  тем, что, с це35 лью повышени  точности измерений и снижени  расхода хладагента, теплоизолированна  камера снабжена внешним и внутренним экранами и тепловым мостом и разделена горизонтальной пе40 регородкой, при этом отсек дл  охлаждаемого образца образован в верхней части камеры между ее стенками и перегородкой, а участок теплового моста, расположенный перегородкой,

45 предназначен дл  креплени  образца и датчика температуры, причем нагреватель камеры выполнен плоским, ча- креплен на тепловом мосту под перегородкой и имеет контакт с конечным непосредственно в трубе в виде паро- §0 участком переливной трубки, а нагре- жидкостной фазы, в нижний отсек каме- ватель сосуда Дьюара укреплен на дру- ры.вгом конце переливной трубки.

Конструкци  криостата совместно с блоком регулировани  температуры поэвол ет ступенчатое охлаждение или ступенчатый нагрев со стабилизацией температуры на заданном уровне необходимое врем : либо производить непрерывный нагрев или охлаждение с

регулируемой скоростью, причем как нагрев, так и охлаждение можно проводить с любого уровн  температур.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Криостат дл  исследовани  образца , содержащий сосуд Дьюара с нагревателем и теплоизолированную камеру с отсеком дл  охлаждаемого образца,

   нагревателем с датчиком температуры, переливную трубу, блок регулировани  температуры, соединенный с нагревател ми и датчиком температуры, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений и снижени  расхода хладагента, теплоизолированна  камера снабжена внешним и внутренним экранами и тепловым мостом и разделена горизонтальной перегородкой , при этом отсек дл  охлаждаемого образца образован в верхней части камеры между ее стенками и перегородкой, а участок теплового моста, расположенный перегородкой,

   предназначен дл  креплени  образца и датчика температуры, причем нагреватель камеры выполнен плоским, ча- креплен на тепловом мосту под перегоСосташ тель П.Пабалина Редактор А.Козориз Техред Л.СердгоковаКорректор О. Кравцова

   Заказ 550

   Тираж 447

   ВИНИЛИ Государственного комитета i изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   фиг. I

   Подписное