SU702220A2

SU702220A2 - Cryostatic apparatus

Info

Publication number: SU702220A2
Application number: SU772491509A
Authority: SU
Inventors: Ян Янович Страумен
Original assignee: Латвийский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.П.Стучки
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1977-06-01
Publication date: 1979-12-05

Description

(54) 1СРИОСТАТ(54) 1SRIOSTAT

Изобретение относитс к приборам криогенной техники и, в частности, к криостатам дл оптических исследований веществ в широком диапазоне температур, и вл етс усовершенствованием известного устройства, описанного в авторском свидетельстве СССР N 263938. В основном изобретении описан криостат дл исследовани вещеста в широком диапазоне температур. Этот криостат имеет крио агента, в днище которого закреплено оДёй колено теплоизол ционной U-образной трубы; во втором колене трубы помещен держатель образца с регулируемым нагревателем и теплопроводом , а пары криоагента из этого колена отвод тс вверх через трубку, снабженную элек тромагнитйым вентилем, дросселем и трубкойкомпенсатором столба жидкого криоагента в сосуде 1. В таких криостатах при изменении темпераауры держател образца измен етс температура колена Ц-образной трубы, в котором закреп лен держатель образца, что вызьшает перемеще ние держател образца вместе -с образцом в плоскости прилегани образца к держателю изза термического расширетш трубы. При оптических исследовани х такое перемещение образца поперек оптической оси системы вызывает перемещение изображени , переданного оптической системой по чувствительному элементу приемника, например, по фотокатоду фотоэлектронного умножител . Это увеличивает погрецшость измерени . Кроме того, участок U-образной трубьь размещенный ниже держател образца, увеличивает габариты кри(. стата и затрудн ет размещение криостата в стандартных спектрометрических приборах из-зй небольшой высоты оптической оси над опорной поверхностью в приборах. Цель дополнительного .изобретени - повышение точности оптических измерений в широком диапазоне температур, уменьшение габаритов и увеличение скорости изменени температуры держател образца. , Это достигаетс тем, что в криосТате держатель образца вьшолнен в виде двух коаксиальных теплоизолированных труб, укрепленных в корпусе и соединенных с сосудом криоагентаThe invention relates to cryogenic equipment devices and, in particular, to cryostats for optical research of substances in a wide range of temperatures, and is an improvement of the known device described in USSR author's certificate N 263938. The main invention describes a cryostat for studying a substance in a wide temperature range. This cryostat has a cryo agent, in the bottom of which a knee of a heat-insulated U-shaped pipe is fixed; In the second tube, the sample holder is placed with an adjustable heater and heat pipe, and the cryoagent vapor from this elbow is discharged upward through a tube equipped with an electromagnetic valve, throttle and tube with a liquid cryoagent compensator in vessel 1. In such cryostats, the sample holder temperature changes temperature of the C-shaped pipe bend in which the sample holder is fixed, which causes movement of the sample holder together with the sample in the plane of the sample against the holder because of the temperature expansion pipe. In optical studies, such movement of the sample across the optical axis of the system causes the image transmitted by the optical system to move along the sensitive element of the receiver, for example, through the photocathode of the photomultiplier. This increases the measurement accuracy. In addition, the section of the U-shaped tube placed below the sample holder increases the size of the cree (. Stat and makes it difficult to place the cryostat in standard spectrometric instruments because of the small height of the optical axis above the support surface in the instruments. The purpose of the invention is to improve the accuracy of optical measurements in a wide range of temperatures, reducing the size and increasing the rate of change in temperature of the sample holder., This is achieved by the fact that in the cryostate the sample holder is made in the form of two coaxial Thermally insulated pipes reinforced in the housing and connected to the cryoagent vessel

м электромагнитным вентилем посредством полого теплопровода, амежду,коаксиальными трубами установлена направл юща потока.A solenoid valve is installed by means of a hollow heat conductor, and between them, a flow guide is installed by coaxial pipes.

На фиг. 1 схематачески показан криостат, «ертикальньгй разрез; на фиг. 2 - разрез А-А ва фиг.. 1.FIG. 1 schematically shows a cryostat, “vertical cut; in fig. 2 - section A-Ava of FIG. 1.

Криостат состоит из вакуумного кожуха 1 с размещенным в нем сосудом 2 дл криоагента с коленом 3 в днище, сообщенный с нижней , частью корпуса 4 трубкой 5 из материала вы-, сокой теплопроводности. В корпусе 4 закреплен держатель6 образца 7 с нагревателем 8, выполненный в виде двух коаксиальных тештоизолированньЬс труб 9 и 10 с расположенной между ними направл ющей потока 11. Корпус 4 соединен с полым теплопроводов 12, изго- товленным из материала высокой теплопроводHocnf , имеющим тепловой контакт с сосудом 2 и сообщешаш посредством отвода 13 е 31лектромагнйрй.1М вешилем 14, дросселем 15, и .компенсатором 16, установленным нижним торцом в криоагеите ни линии 17 уровн . Сосуд 2 снабжен патрз ками 18 залйвйн и 19 - дд отвода и откачки паров криоагента.A cryostat consists of a vacuum casing 1 with a vessel 2 for a cryoagent with a knee 3 in the bottom placed in it, which is connected to the lower, part of the body 4 by a tube 5 made of high thermal conductivity material. In case 4, a holder 6 of sample 7 is fixed with a heater 8, made in the form of two coaxial test pipes 9 and 10 with a flow guide 11 interposed between them. The case 4 is connected to hollow heat pipes 12 made of high heat conductor Hocnf material that has thermal contact with vessel 2 and jointly by means of a tap of 13 e 31 electromagnet .1M of the rod 14, throttle 15, and a compensator 16, installed by the bottom end in the cryoageneite, on the 17th level line. Vessel 2 is equipped with 18 zalyvin and 19 - dd for removal and pumping out of the vapor of the cryoagent.

Криостат работает следуюпдам образом. The cryostat works in the following way.

При открытом электрЬмапщтнрм вентиле l4j отрегулированном дросселе 15 и выключенном нагревателе 8 криоагент из сосуда 2 по колену 3 и трубке 5 заполн ет корпус 4 и пространство между коаксиальными тру1бами 9 и 10, смачива держатель 6 образца 7. Пары криоагента , выход щие из корпуса 4, заполн ют отвод 13, дроссель 15 и трубку 16. Давленке паров в трубке 16 поддерживаетс на таком Уровне, что криоагент устанавливаетс в корцусе 4 на линии 17 уровн . При этом температура держател 6 образца 7 равна тёАшературе кипени криоагента. При таком положении элёктромапштиого вентил 14 и дроссел 15 и включенном на определенную мощность нагревателе 8 образуютс пары криоагента в корпусе 4, выходу KOTOpbix преп тствуетдроссель 15. Давление в теплопроводе 12, отводе 13 и корпусе 4 увеличитс и уровень 1ф оагента й (корпусе 4 понизитс . При этом уменьщитс смоченна криоагецтом поверхность держател 6 образца 7, следовательно уменьщитс часть тепла. Полученного от нагревател 8, отводима в криоагент держателем 6, и установитс определенна температура держател 6..With an open valve l4j adjusted throttle 15 and heater 8 turned off, the cryoagent from the vessel 2 through the knee 3 and the tube 5 fills the housing 4 and the space between the coaxial tubes 9 and 10, wetting the holder 6 of the sample 7. The cryoagent pairs leaving the housing 4, the outlet 13, the throttle 15 and the tube 16 are filled. The vapor pressure in the tube 16 is maintained at such a Level that the cryoagent is installed in the case 4 on the level line 17. The temperature of the holder 6 of sample 7 is equal to the boiling point of the cryoagent. In such a position, the electromachine valve 14 and throttle 15 and heater 8 turned on for a certain power form pairs of cryoagent in housing 4, output of KOTOpbix is impeded by throttle 15. Pressure in heat conductor 12, outlet 13 and housing 4 will increase and level 1 of agent 4 (housing 4 will decrease). At the same time, the surface of the holder 6 of sample 7 is wetted with a cryoagiment, therefore a part of the heat is reduced. Received from the heater 8, the holder 6 is removed to the cryoagent, and a certain temperature of the holder 6 is established ..

Дроссель 15 служит дл задани скорости охлаждени держател 6 образца 7 изменением сопро.тивлени истечени паров криоагента из корпуса 4..The choke 15 serves to set the cooling rate of the holder 6 of the sample 7 by changing the resistance of the outflow of the cryoagent vapor from the housing 4.

При закрытом ЭЛек тромагнитном вентиле 4 можно получить наибольщую скорость нагрева держател 6, когда полностью прерьшаетс контакт криоагента с держателем 6, а теплообмен между ними осуществл етс только через пар криоагента н стенки теплоизолнрош№ . ifeix труб 9 и 10. При зтом положении электромагнитного веншл 14 возможен нагрев держател 6 с посто нной скоростью.When the ELEK tromagnetic valve 4 is closed, the highest heating rate of the holder 6 can be obtained when the contact of the cryoagent with the support 6 is completely broken, and heat exchange between them takes place only through the vapor of the cryoagent n of the thermal solids. ifeix pipes 9 and 10. At this position, the electromagnetic valve 14 can heat the holder 6 at a constant speed.

Направл юща потока 11 увеличивает турбулентность потока; это повьпиает скорость охлаждени д жател 6.Flow guide 11 increases flow turbulence; This increases the cooling rate of the dater 6.

Прт любых температурах держател 6 сохран етс посто нна температура корпуса 4, равна температуре кипенн крног.пшта.At any temperatures of the holder 6, the temperature of the body 4 is kept constant, equal to the temperature of the boiling point.

Таким образом достигаетс сохранение положени держател 6 б плоскости прилегани образца 7, что необходимо дл повышени точности оптических измерений.In this way, the position of the holder 6b of the plane of the abutment of the sample 7 is maintained, which is necessary to improve the accuracy of optical measurements.

Использойшиё предложенного криостата позвол ет повыскп точность оптических измерений зй счет исключени перемещени образца в плоскости прилегани образца к держателю от термического расЩирённ , которое в нзвест ном криостате составл ет около 0,25 мм, лрн одновременном повьппений скорости охлаждени и уменьщенш размера части криостата, йаход щейсй ниже его оптНческой оси.The use of the proposed cryostat allows finding the accuracy of optical measurements by eliminating the movement of the sample in the plane of the sample against the holder from thermal expansion, which in the known cryostat is about 0.25 mm, the simultaneous cooling rate and decreasing part of the cryostat, which is below its optical axis.

Формула нзобретенн Formula invented

Криостат по авторскому свидетельству СССР № 263938, отличающийс тем,что,с целью повь1Ц1еНи точности оптических измерений в ншроком диапазоне температур ержатель образа вь. полнен в виде двух коаксиальных теплоизолированных труб с расположенной между ними направл ющей пбтока криоагента и снабжен дополнительным полым TeiuionpoB OM, сообщаюцщмс с элек:фомапштным вентилем.Cryostat according to the USSR author's certificate No. 263938, characterized in that, in order to improve the accuracy of optical measurements in the range of temperature, the holder is an image. It is filled in the form of two coaxial heat-insulated pipes with a cryoagent guide located between them and is equipped with an additional hollow TeiuionpoB OM, communicating with the electric valve.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 263938, кл. G 01 N 25/32, 1968.Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 263938, cl. G 01 N 25/32, 1968.

77

//L 9 п Нт , ,у// L 9 n Ht,, y

ПP

JJ