UA118679U - Кріостат - Google Patents
Кріостат Download PDFInfo
- Publication number
- UA118679U UA118679U UAU201700219U UAU201700219U UA118679U UA 118679 U UA118679 U UA 118679U UA U201700219 U UAU201700219 U UA U201700219U UA U201700219 U UAU201700219 U UA U201700219U UA 118679 U UA118679 U UA 118679U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- stage
- sample
- heat
- cryocooler
- contact
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Abstract
Кріостат містить двоступінчастий кріоохолоджувач, радіаційний екран, що охоплює об'єкт охолодження, розміщений у вакуумному кожусі, теплопровідні контакти, шахту зразка, робочу камеру, тримач зразка, верхній фланець, причому перший ступінь кріоохолоджувача з'єднаний з радіаційним екраном, прикріпленим до верхнього фланця кожуха вакуумного теплоізоляційним контактом, а другий ступінь кріоохолоджувача з'єднаний теплопровідним контактом з шахтою зразка. Всі теплопровідні контакти виконані у вигляді гнучких теплопровідних елементів, а контакт другого ступеня з'єднаний з шахтою зразка через холодильник, який представляє собою теплопровідний патрубок, що щільно охоплює шахту зразка і розміщений в її нижній частині над робочою камерою, при цьому кріоохолоджувач закріплений на верхньому фланці кожуха вакуумного з вібропоглинаючою опорою.
Description
Корисна модель належить до кріогенної техніки і може бути використана для
Месбауерівських і оптичних досліджень матеріалів у діапазоні 4,2 К - 325 К без застосування рідких кріоагентів, а точніше в наукових і промислових дослідженнях, де мінімальні вібрації впливають на процес досліджень.
Кріостати без застосування рідких кріоагентів являють собою кріостати із замкнутим циклом, у яких для охолодження досліджуваних зразків використовують механічні кріосохолоджувачі, що вимагають невеликих експлуатаційних витрат.
Відомий кріостат "Модель УАМ5 РТЗНІ-950-ІТ 1.5 К" (див. (пер:/Ллумли.|апі5сот/Ргодисів/ргодисізомегміем//15КСіІозеасусіеКеїтідегагсСтуовіагазрхж)), в якому для охолодження досліджуваних зразків використовують двоступінчастий механічний крісохолоджувач на базі пульсаційної труби. Пульсаційна труба не має рухомих частин на холодному кінці, що дозволяє знизити вібрації до мінімальних значень. Так на другому ступені крісохолоджувача вібрація становить 4-7 мкм уздовж осі і «2 мкм перпендикулярно до осі холодної головки. Модель УАМІ5 РТЗНІ-950-І Т 1.5К являє собою кріостат замкнутого циклу з верхнім завантаженням досліджуваного зразка в газове середовище або вакуум.
Температурний режим для зразка створюється ступенями кріоохолоджувача і здійснюється шляхом механічного контакту у вакуумі або газовому середовищі. Кріостат дозволяє проводити заміну зразка в процесі роботи. Кріостат може використовуватися як в наукових дослідженнях, так і в промислових, де мінімальні вібрації не впливають на процес досліджень.
Недоліком відомої конструкції кріостата є те, що існуючі механічні контакти, що з'єднують об'єкт охолодження зі ступенями крісохолоджувача, передають залишкові вібрації на об'єкт охолодження, що обмежують сферу її застосування.
Відома конструкція кріостата для надпровідного магніту без використання рідкого гелію і азоту (див.пЕер:/сгуо.ги/Іпаех.рпр?оріп-сот сопіепібазк-міемвіа-13185Нетій-84). Кріостат
Стгуоггеєе 404 призначений для дослідження фізичних властивостей різних зразків у магнітному полі при температурах від 4 до 300 К. Створення і підтримання низької температури в робочій області кріостата здійснюється за рахунок роботи кріоохолоджувача на базі пульсаційної труби потужністю 0,5 Вт при 4,2 К. Надпровідний магніт жорстко з'єднаний з 2-м ступенем кріосохолоджувача мідним тепловим мостом, постійно підтримуючи температуру 4,2 К. Тепловий
Зо ключ також з'єднує 2-й ступінь крісохолоджувача і робочу камеру шахти для зразка. Він являє собою дві коаксіально розміщені мідні трубки. При заповненні простору між трубками теплообмінним газом Не-4, тепловий ключ має високу теплопровідність і охолоджує зразок до 4,2 КК. При відкачуванні газу у просторі між трубками тепловий ключ має низьку теплопровідність, що дозволяє підвищувати температуру зразка до 300 К, не підігріваючи надпровідний магніт, так як шахта зразка і надпровідний магніт розділені між собою вакуумним простором. Об'єкт охолодження: надпровідний магніт з тепловим мостом, шахта для зразка з тепловим ключем - для зниження теплопритоку, охоплені мідним радіаційним екраном і поміщені у вакуумний кожух. Мідний радіаційний екран жорстко з'єднаний теплопровідним контактом з 1-м ступенем крісохолоджувача і підвішений до верхнього фланця вакуумного кожуха теплоізоляційним контактом. Зразок на тримачі завантажується у вертикальну шахту, заповнену газом Не-4 для покращення теплообміну з другим ступенем кріоохолоджувача.
Регулювання і стабілізація температури зразка здійснюється за допомогою нагрівача і датчика температури, встановлених на тримачі зразка. Конструкція кріостата дозволяє змінювати зразок не вимикаючи кріоохолоджувач. Кріостат замкнутого циклу дозволяє проводити тривалі дослідження без використання рідкого гелію, що є його перевагою.
Основним недоліком відомої конструкції кріостата є жорстке з'єднання об'єкта охолодження зі ступенями крісохолоджувача, чим обумовлюється передача залишкової вібрації на об'єкт охолодження.
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення пристрою шляхом зміни його конструкції що дозволить усунути передачу залишкової вібрації від робочих ступенів кріоохолоджувача до об'єкта охолодження в процесі теплообміну.
Поставлена задача вирішується тим, що в кріостаті, який містить: двоступінчастий крісохолоджувач, радіаційний екран, що охоплює об'єкт охолодження, розміщений у вакуумному кожусі, теплопровідні контакти, шахту зразка, робочу камеру, тримач зразка, верхній фланець, при цьому перший ступінь крісохолоджувача з'єднаний з радіаційним екраном, прикріпленим до верхнього фланця кожуха вакуумного теплоізоляційним контактом, а другий ступінь кріосохолоджувача з'єднаний теплопровідним контактом з шахтою зразка, згідно з корисною моделлю, всі теплопровідні контакти виконані у вигляді гнучких теплопровідних елементів, а контакт другого ступеня з'єднаний з шахтою зразка через холодильник, який бо представляє собою, теплопровідний патрубок, що щільно охоплює шахту зразка, і розміщений в її нижній частині над робочою камерою, при цьому кріоохолоджувач закріплений на верхньому фланці кожуха вакуумного з вібропоглинаючої опорою.
Виконання всіх теплопровідних контактів у вигляді гнучких теплопровідних елементів компенсує передачу вібрації від кріоохолоджувача до об'єкта охолодження.
Контакт другого ступеня з'єднаний з шахтою зразка через холодильник, який представляє собою теплопровідний патрубок, що щільно охоплює шахту зразка і розміщений в її нижній частині над робочою камерою. Це дозволяє підтримувати в робочій камері та на зразку температуру другого ступеня (4,2 К) за рахунок газового теплообміну, не маючи механічного контакту з зразком, і спрямовано на усунення вібрацій зразка.
Розміщення кріоохолоджувача, а саме закріплення його на верхньому фланці кожуха вакуумного з вібропоглинаючої опорою, дозволяє усунути передачу залишкових вібрацій до кожуха вакуумному. З наведеного вище випливає, що всі суттєві ознаки корисної моделі спрямовані на виконання технічної задачі а саме на усунення передачі вібрації від кріоохолоджувача до об'єкта охолодження.
Кріостат, що заявляється, представлений на кресленні.
Кріостат складається з наступних елементів: 1 - кріоохолоджувач, 2 - перший ступінь, З - гнучкий теплопровідний контакт, 4 - мідний радіаційний екран, 5 - другий ступінь, 6 - гнучкий теплопровідний контакт, 7 - холодильник, 8 - шахта зразка, 9 - робоча камера, 10 - тримач зразка, 11 - штанга, 12 - кожух вакуумний, 13 - верхній фланець, 14 - вібропоглинаюча опора, 15 - вхідний патрубок шахти зразка.
У кріостаті, що заявляється, крісохолоджувач 1 являє собою двоступеневу пульсаційну трубу БЕР-062. Перший ступінь 2 з'єднаний гнучким теплопровідним контактом 3, з мінімальним напуском у вигляді петлі, з мідним радіаційним екраном 4, що підтримує температуру 65 К при тепловому навантаженні 30 вт. Мідний радіаційний екран 4 підвішений до верхнього фланця 13 вакуумного кожуха 12. Гнучкість теплопровідного контакту 3 забезпечує набір мідних багатожильних проводів у вигляді петлі, причому чим тонше жили багатожильних мідних проводів, тим більша гнучкість. Тому в заявленій конструкції гнучкий теплопровідний контакт виконаний з мідних багатожильних проводів у вигляді петлі, в яких діаметр однієї жили становить 0,38 мм, що дозволило усунути жорсткий зв'язок крісохолоджувача 2 з мідним
Зо радіаційним екраном 4. Загальний переріз гнучкого теплопровідного контакту визначено для кожного ступеня кріоохолоджувача, згідно з тепловою потужністю, що відводиться, і підтримуваної температури. Другий ступінь 5 гнучким теплопровідним контактом б у вигляді петлі з'єднаний з холодильником 7, якою підтримує температуру 4,2 К при тепловому навантаженні 0,5 вт. Гнучкий теплопровідний контакт б другого ступеня конструктивно виконаний аналогічно першій, тільки зі своїм перерізом. Холодильник 7 являє собою теплопровідний патрубок, що щільно охоплює шахту зразка 8 над робочою камерою 9 і дозволяє підтримувати в ній температуру 4,2 К при наявності теплообмінного газу (Нед).
Механічний контакт між досліджуваним зразком і холодильником відсутній, робоча температура підтримується тільки за рахунок теплообмінного газу. В робочій камері 9 встановлено тримач зразка 10, з нагрівачем і датчиком температури. Тримач зразка 10 кріпиться на штанзі 11, яка герметично вводиться в шахту зразка 8 і фіксується в робочій камері 9. Конструкція кріостата дозволяє вставляти і виймати тримач зразка 10, не вимикаючи крісохолоджувач. Холодильник 7 зі своїм гнучким теплопровідним контактом 6, другим ступенем кріоохолоджувача 5 охоплений мідним радіаційним екраном 4 і поміщений в кожух вакуумний 12. Кріоохолоджувач 1 встановлений на верхньому фланці 13 кожуха вакуумного 12 і закріплений на ньому з вібропоглинаючою опорою 14. Кріостат з гнучкими теплопровідними контактами З і 6, виконаними з мідних багатожильних проводів у вигляді петлі, дозволяє усунути жорсткий зв'язок ступенів крісохолоджувача з об'єктом охолодження, а значить і усуває передачу вібрації від джерела охолодження до досліджуваного зразка.
Кріостат комплектується пристроєм регулювання та підтримки температури (термоконтролером), засобами відкачки (вакуумним насосом) і теплообмінним газом (гелієм).
Кріостат працює наступним чином:
Після установки тримача зразка 10 в робочу камеру 9 проводиться її відкачування. Потім крісохолоджувачу задається необхідна температура, при досягненні якої в робочу камеру 9 подають теплообмінний газ (гелій). В результаті відбувається охолодження холодильника 7 і робочої камери 9 за допомогою гнучкого теплопровідного контакту 6 до заданої температури за рахунок теплообміну робочої камери з охолодженим другим ступенем 5 кріоохолоджувача 1.
При роботі на високих температурах (325 К) включають нагрівання утримувача зразка 10 не включаючи крісохолоджувача. При використанні пристрою регулювання та підтримки температури (термоконтролера) типу 332 5 виробництва ЛейкКШор (США) забезпечується точність температури зразків 50,5 К.
Таким чином можна зробити висновок, що запропонована конструкція кріостата дозволяє усунути залишкову вібрацію від робочих ступенів крісохолоджувача до об'єкта охолодження в процесі його роботи, і тим самим використовувати кріостат в наукових і промислових дослідженнях, де мінімальні вібрації впливають на процес досліджень, без застосування рідких кріоагентів.
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІКріостат, що містить двоступінчастий кріоохолоджувач, радіаційний екран, що охоплює об'єкт охолодження, розміщений у вакуумному кожусі, теплопровідні контакти, шахту зразка, робочу камеру, тримач зразка, верхній фланець, причому перший ступінь кріосохолоджувача з'єднаний з радіаційним екраном, прикріпленим до верхнього фланця кожуха вакуумного теплоізоляційним контактом, а другий ступінь крісохолоджувача з'єднаний теплопровідним контактом з шахтою зразка, який відрізняється тим, що всі теплопровідні контакти виконані у вигляді гнучких теплопровідних елементів, а контакт другого ступеня з'єднаний з шахтою зразка через холодильник, який представляє собою теплопровідний патрубок, що щільно охоплює шахту зразка і розміщений в її нижній частині над робочою камерою, при цьому кріоохолоджувач закріплений на верхньому фланці кожуха вакуумного з вібропоглинаючою опорою.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201700219U UA118679U (uk) | 2017-01-06 | 2017-01-06 | Кріостат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201700219U UA118679U (uk) | 2017-01-06 | 2017-01-06 | Кріостат |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA118679U true UA118679U (uk) | 2017-08-28 |
Family
ID=59701931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201700219U UA118679U (uk) | 2017-01-06 | 2017-01-06 | Кріостат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA118679U (uk) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705200C1 (ru) * | 2018-10-08 | 2019-11-06 | Константин Георгиевич Селезнев | Спрей для профилактики инфекционно-респираторных заболеваний |
-
2017
- 2017-01-06 UA UAU201700219U patent/UA118679U/uk unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2705200C1 (ru) * | 2018-10-08 | 2019-11-06 | Константин Георгиевич Селезнев | Спрей для профилактики инфекционно-респираторных заболеваний |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3996935B2 (ja) | クライオスタット構造 | |
US10859293B2 (en) | Mechanical vibration-isolated, liquid helium consumption-free and extremely low temperature refrigerating system | |
US11927515B2 (en) | Analytical instruments, methods, and components | |
JP4031121B2 (ja) | クライオスタット装置 | |
US7430871B2 (en) | NMR spectrometer with a common refrigerator for cooling an NMR probe head and cryostat | |
JP2013522574A (ja) | 静止状態及び流動状態のガスを用いて超低温冷却クライオスタットにおける温度を制御するための方法およびその装置 | |
JP4431793B2 (ja) | クライオスタット | |
CN111089436A (zh) | 一种基于gm制冷机冷却的低振动低温磁场测量装置 | |
Chapman et al. | Cryogen-free cryostat for neutron scattering sample environment | |
UA118679U (uk) | Кріостат | |
JP2015508162A (ja) | 断熱デバイス及び断熱デバイスの動作方法 | |
WO2023226460A1 (zh) | 制冷气体闭环降温装置 | |
JP6164409B2 (ja) | Nmrシステム | |
CN102563993B (zh) | 常压封闭氦气吸附式低温热开关 | |
Shimazaki et al. | Realization of the 3 He Vapor-Pressure Temperature Scale and Development of a Liquid-He-Free Calibration Apparatus | |
Uhlig | Cryogen-free dilution refrigerator with separate 1K cooling circuit. | |
JP2008091928A (ja) | 流れ冷却磁石システム | |
Uhlig | 3He/4He dilution refrigerator with high cooling capacity and direct pulse tube pre-cooling | |
Marx et al. | Dry dilution refrigerator for experiments on quantum effects in the microwave regime | |
Liubiao et al. | An optical cryostat for use in Microscopy cooled by Stirling-type pulse tube cryocooler | |
CN212362481U (zh) | 一种基于gm制冷机冷却的低振动低温磁场测量装置 | |
JP7012410B2 (ja) | 極低温機器の冷却構造 | |
CN107300289B (zh) | 一种用于大口径封闭循环液氦浸泡杜瓦的插件 | |
Ohuchi | Fundamentals of cryomodule | |
Rawat | Theoretical and Experimental studies on Pulse Tube Refrigerator |