SU857667A1 - Измерительный криостат - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КРИОСТАТ

Изобретение относитс  к криогенной технике и может быть использова но при конструировании металлических криостатов, предназначенных дл  охлаждени , например СВЧ трактов, работающих в широком диапазоне частот и температур и служащих дл  измерени  параметров СВЧ устройств.

Известны криостаты, используемые дл  измерени  параметров СВЧ устройств при криогенных температурах, содержащие корпус с крышкой, ванны дл  хладагентов (азот, гелий), изол цию и элементы ввода и вывода хладагентов. СВЧ тракт вводитс  и выводитс  из криостата через крышку, а измер емое СВЧ устройство помещаетс  внутри ванны с хладагентом.

Криостат позвол ет измер ть параметры СВЧ устройства в ишроком диапазоне температур от 4,2 К до

ЗООК. .

Однако при смене измер емого объекта требуетс  периодически разгерметизировать криостат, что значительно снижает производительность измерений . .

Известен измерительный криостат/ содержащий герметичный корпус с размещенными в нем измерительной камерой , ваннами дл  хладагентов, вакуумной изол цией, радиационными экранами и регул тором температуры, и съемный вакуумный отсек с индиви5 дуальными средствами откачки. В этом криостате смена образца происходит без нарушени  герметизации вакуумного объема криостата 21 .

Однако за врем  смены объекта по10 вышаетс  температура нижней части экрана и регул тора температуры,что приводит к дополнительному расходу хлс1дагента.

Цель изобретени  - повышение про15 изводительности измерений и снижение расхода хладагентов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измерительном криостате, содержащем герметичный корпус с раз20 мещенными в нем измерительной камерой , ваннги ш дл  хлещагентов, вакуумной изол цией, радиационными экранами и регул тором температуры, и съемный вакуумный отсек с индиви25 дуальными средствами откачки, между измерительной камерой и съемным вакуумным отсеком установлен вакуумплотный подвижный фланец, а съемный отсек снабжен подвижным зажимом дл 

30 образца,,

На чертеже схематично изображено устройство.

Криостат состоит из криогенной части 1 и измерительной камеры 2 и содержит верхнюю 3 и нижнюю 4 крыш . ки, вакуумплотно соединенные с герг метичным корпусом 5. Азотна  6 и гелиева  7 ванны расположены в криогенной части криостата и жестко соедине ны с верхней крышкой криостата. На верхней к{нлшсе расположены, элементы ввода 8 и 9 и вывода 10 и II хладагентов . Охлаждаемый СВЧ тракт введен и выведен через боковые стенки криостата и содержит входной 12 и выходной 13 гермовводы на герметичных сильфонах 14 и 15, предназначенных дл  разв зки СВЧ тракта от механических деформаций при изменении температуры . Гермовводы с помощью тонкостенных нержавеющих волноводов 16 и 17 соединены с измер емым СВЧ устройством 1.8, а 11оследнее конструктивно св зано с регулируемым теплообменником 19, Охлаждение нержавеющих (разв зывающих) волноводов npoijiSBOдитс  тепловыми мостами 20 и 21. Регулирование температуры измер емого СВЧ устройства производитс  теплообменником 19 с вентилем - распределителем 22, работающим в режимах паржидкость , и электрическим нагревателем 23. Охлажденное СВЧ устройство окружено защитными (радиационными) экранами 24 с отверсти ми 25 дл  прохода цангового держател  26 с объектом измерени  27. Замена объекта измерени  производитс  через герметичный шлюз 28, содержащий съемный вакуумный отсек 29 с вакуумплотным подвижным фланцем 30, открывающим шлюз при замене объекта измерени . Шлюз вакуумплотно соединен с нижней крышкой криостата. Вал 31 фланца и шток 32 цанги помещены в вакуумноплотные зажимы 33 и 34.

Криостат работает следующим образом .

После сборки СВЧ тракта и элементов криостата прследний откачивают до давлени  10 - Ю мм рт.ст, и заполн ют вначале азотную 6 (при этом давление в криостате снижаетс  до 10 юл рт.ст.), затем гелиевую 7 ванны. При установлении рабочей температуры на измер емом СВЧ устройстве 18 помещают объект измерени  27 в цанговый держатель 26 и направл ют последний в отсек 29 шгаоза 28,; который откачивают (с помощью штуцера 35) до давлени  10 - Ю мм рт.ст Затем ручкой 36 открывают иШюз (убиргиот фланец 30 в канал 37) и помещают объект 27 измерени  с помощью штока 32 цанги в измер емое СВЧ устройство 18, После этого цанга выводитс  в съемный отсек,, который закрываетс  фланцем. После установлени  требуемой рабочей температуры на СВЧ устройстве Криостат готов к измерени м. СВЧ сигнал подаетс  к измер емому СВЧ устройству через гермоввод 12, а выводитс  через гермоввод 13. Рабочую Q температуру измер емого СВЧ устройства регулируют ручкой 38 вентил распределител  22, устанавлива  режим работы теплообменника 19 пар или жидкость (т.е. через теплообменник пропускйуют жидкий или газообразный хладагент), и мощностью электрического нагревател  23.. Пор док замены объекта измерени  такой же, как и при первоначальной уста-, новке.

0 Изобретение позвол ет измер ть параметры СВЧ устройства в диапазоне температур 5-300 К, уменьшить потери охлажденного СВЧ тракта до 0,5 дБ и коэффициента сто чей волны 5 до 1,1-1,15 и проводить замену объекта измерени  без нарушени  режима работы криостата, что значительно повышает точность и производительлость измерений в широком диапазоне Q температур и одновременно уменьшает расход хладагентов.

Claims (2)

1.E.Shuegraf. Impedanzmessung

an KapazitSts dioden bei Mikrowellen . im Temperaturbereich von 4,2 К bis 300 K. Frequenz, 21 (1967), 1, p. 1319 .

2.Патент Франции 2139624, кл. F 25 D 1/00, 1973 (прототип).