ПРИЕМНЫЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАБОТАЮЩЕГО В СВЕРХГЛУБОКОМ ВАКУУМЕ ИЛИ В АТМОСФЕРЕ ЗАЩИТНОГО ГАЗА ИЗ ВЫСОКОЧИСТОГО ГАЗА ДЕТЕКТОРА Российский патент 2019 года по МПК G01T1/24 

Данное изобретение относится к приемному контейнеру для работающего в сверхглубоком вакууме (UHV) или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа детектора, причем приемный контейнер включает в себя приемную часть, которая образует, по меньшей мере, часть приемной полости для детектора, и крышку для газонепроницаемого запирания приемной полости.

При проведении исследований, а также и в промышленности применяют детекторы, которые работают в сверхглубоком вакууме или в высокочистом защитном газе при очень низких температурах, например .

Примерами таких детекторов являются полупроводниковые детекторы для гамма-спектроскопии с высоким разрешением, причем в них, как правило, находят применение диоды из германия, кремния, теллурида цинка и кадмия, арсенида галлия или теллурида кадмия. Под детектором в рамках данной заявки на патент понимают чувствительный к излучению детекторный материал и тем самым, например, указанные диоды.

В качестве наиболее предпочтительных были выявлены детекторы из высокочистого германия, которые отличаются очень хорошей разрешающей способностью по энергии и высокой эффективностью регистрации гамма-излучения. За счет этих свойств данные детекторные материалы применяют в ядерно-физических фундаментальных исследованиях, в радиационной защите, в экологическом мониторинге, анализе материалов без разрушения, промышленном технологическом контроле или также в исследованиях космического пространства.

Детекторы из высокочистого германия для измерений с целью подавления теплового шума диодов должны быть охлаждены к температурам до -200°C. Известно встраивание для этого детекторов в вакуумный криостат, который одновременно защищает чувствительную поверхность детектора от загрязнений.

Как правило, конструктивные формы криостатов согласовывают с соответствующей измерительной задачей. Вследствие чувствительности внутренней поверхности детекторов по отношению к загрязнениям, детекторы могут встраивать в криостаты только производители детекторов. Это означает, что для различных измерительных задач пользователь, как правило, нуждается в различных криостатах с детекторами.

Другим недостатком классической криостатной техники является трудность реализации нескольких плотно установленных детекторов, что является необходимым, например, при экологическом мониторинге из летательных аппаратов или при исследованиях космического пространства.

Поэтому были разработаны герметично инкапсулированные детекторы, вследствие чего надежность детекторов была существенно повышена, а построение компактных мультидетекторных систем в общем криостате сделано возможным. Таким образом, инкапсулированные детекторы известны, например, из DE 4324709 и DE 4324710.

В этих детекторах предусмотрен контейнер, который плотно закрывает детектор. Контейнер состоит из приемной части, которую запирает крышка. Крышку сваривают с приемной частью в вакууме посредством электронного луча или лазерного излучения. В крышке предусмотрены проходы, через которые посредством вставок проведены проводники для высокого напряжения детектора, сигнальные проводники или также трубы для откачивания с целью вакуумирования детекторного узла. Вставки приварены в проходах. Кроме того, на внутренней стороне крышки расположен газопоглощающий элемент, который поддерживает вакуум от <10^-6 мбар в температурном диапазоне от -200°C до 200°C в течение десятилетий. Такой температурный диапазон является необходимым, поскольку, с одной стороны, для измерений требуется рабочая температура примерно -190°C, а с другой стороны, индуцированные излучением повреждения кристаллов в детекторах могут быть устранены при температурах 80-200°C.

Изготовление ранее известных контейнеров является относительно затратным, прежде всего, за счет процессов сварки для размещения вставок в крышке и для запирания контейнера. Тем не менее, дефекты могут быть обнаружены только, когда детектор находится в эксплуатации и охлажден до рабочей температуры -190°C. Если в процессе производства были допущены дефекты, контейнер может быть вновь открыт только путем срезания посредством фрезы сварного шва. При подходящей конструкции сварного фланца контейнер может быть, как правило, повторно заварен. При последующем открывании контейнера он должен быть полностью обновлен. Это является особо проблематичным, поскольку в течение многолетнего измерительного процесса свойства германиевого диода могут ухудшаться таким образом, что становится необходимым ремонт размещенного в контейнере детектора. Таким образом, это приводит, как правило, к одному или нескольким открываниям контейнера во время срока службы.

Изготовление готового к применению детектора с контейнером, равно как и его ремонт, таким образом, сопряжены с высокими издержками.

Кроме того, имеются локально-зависимые детекторы, в которых контакты германиевых диодов разделены на сегменты. Процесс изготовления таких разделенных на сегменты детекторов и подходящих для них контейнеров является существенно более сложным по сравнению со стандартными детекторами таким образом, что частота отказов при производстве является существенно более высокой. Тем не менее, функционирование такого детектора может быть проверено только после его размещения в контейнере таким образом, что для таких детекторов особо часто возникает необходимость дополнительного открывания контейнера. Вследствие этого, для данного вида детекторов, выполненных посредством прежней технологии, получают особо высокие издержки производства и ремонта.

Кроме того, в процессе сварки контейнера образуется большой теплоподвод к контейнеру, а также могут образовываться газы и пары, которые могут осаждаться на детекторе. Кроме того, теплоподвод приводит к уменьшению прочности контейнера и крышки на участке зоны воздействия тепла. Поэтому, являются необходимыми особые мероприятия по защите детектора, как описано, например, в DE 4324710. Вследствие этого монтаж детектора в приемном контейнере существенно усложняется.

Поэтому задача данного изобретения состоит в создании приемного контейнера для работающего в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа детектора, в котором упрощен монтаж в приемном контейнере и, кроме того, упрощено обслуживание или ремонт детектора, которые являются возможными без разрушения контейнера.

В соответствии с изобретением эта задача решена в приемном контейнере для детектора, работающего в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа, включающем в себя приемную часть, которая образует, по меньшей мере, часть приемной полости для детектора, и крышку для газонепроницаемого запирания приемной полости, причем на приемной части расположена первая уплотняющая поверхность, а на крышке -согласованная с первой уплотняющей поверхностью вторая уплотняющая поверхность, и между уплотняющими поверхностями расположено уплотнение, причем для обеспечения заданного прижимного давления уплотнения крышку к приемной части прижимает стопорящее устройство, причем уплотнение является эластичным (упругим) металлическим уплотнением и состоит из окруженной эластичной трубой спиральной пружины, причем эластичная труба выполнена пластически деформируемой при приложении прижимного давления для предотвращения повреждения первой и второй уплотняющей поверхности

Под детектором в рамках изобретения понимают чувствительные к излучению детекторные материалы, которые могут быть представлены, например, в виде блока, по меньшей мере, с частично шестиугольным поперечным сечением. Посредством крышки расположенное между первой и второй уплотняющими поверхностями уплотнение получает эластичную деформацию, вследствие чего оно прижимается с заданным прижимным давлением к первой и второй уплотняющей поверхности. Приемная часть тем самым образует приемное отверстие приемной полости, которое является запираемым посредством крышки.

Под газонепроницаемым запиранием в рамках изобретения понимают уплотнение приемной полости применительно к воздуху или к содержащемуся в приемной полости газу. Такое запирание преимущественно производят для защиты от загрязнений весьма чувствительной поверхности детектора. При этом герметичность должна быть обеспечена, в зависимости от требований, в одном направлении или в обоих направлениях. Таким образом, должно быть обеспечено, что при применении атмосферы защитного газа из высокочистого газа он не удаляется из приемного контейнера и/или какой-либо воздух или другой газ не проникает снаружи в приемный контейнер.

При применении приемного контейнера со сверхглубоким вакуумом должно быть обеспечено, что никакой газ или воздух не проникает снаружи в приемный контейнер. В часто встречаемой форме применения приемный контейнер приводят в действие в вакууме для обеспечения охлаждения с помощью жидкого азота. В такой форме применения должно быть обеспечено такое газонепроницаемое запирание приемной полости, которое поддерживает заданное давление газа в приемной полости. Приемный контейнер согласно изобретению за счет предусмотрения крышки, стопорящего устройства и уплотнения имеет возможность открывания без разрушений, и тем самым, повторного использования, то есть, производимые с большими затратами приемные контейнеры могут быть оснащены новыми детекторами или обеспечена возможность ремонта детектора.

Приемные контейнеры согласно изобретению являются применимыми, прежде всего, в температурном диапазоне от -200°С до +200°С. Работающие обычно при температуре до -200°С детекторы при их употреблении могут претерпевать повреждения от излучения. Их устраняют при регенерации детекторов при температурах в диапазоне до +200°С. Таким образом, приемные контейнеры и размещенные в них детекторы подвергают воздействию температур в диапазоне от -200°С до +200°С.

Стопорящее устройство может быть выполнено, прежде всего, разъемным образом. Прежде всего, стопорящее устройство может быть выполнено в виде неразъемного или многосекционного, разъемного стопорящего кольца, которое прижимает крышку.

За счет этого достигают того, что приемный контейнер может быть вновь открыт простым образом, вследствие чего являются возможными упрощенный ремонт или замена размещенного в приемном контейнере детектора, поскольку обеспечен простой доступ к детектору. Кроме того, приемный контейнер может быть повторно использован чаще, чем сварной контейнер, поскольку приемный контейнер может быть открыт посредством снятия крышки после освобождения стопорящего устройства. Это может происходить простым образом без разрушений.Приемный контейнер инкапсулирует детектор и закрывает его газонепроницаемым образом. После соответствующего вакуумирования приемной полости и/или при подаче в нее высокочистого газа, детектор может быть тогда приведен к оптимальной рабочей температуре и является готовым к применению.

Посредством предусмотрения стопорящего устройства, которое прижимает крышку к приемной части, может происходить заданное прижимное давление уплотнения, вследствие чего выгодным образом может происходить газонепроницаемое запирание контейнера. Для детектора, который работает в атмосфере защитного газа из высокочистого газа, уплотнение обеспечивает требуемую герметичность применительно к этому газу.

Посредством выбора подходящего уплотнения и обеспечения подходящего для этого уплотнения прижимного давление посредством стопорящего устройства может быть выгодным образом обеспечена максимально допустимая интенсивность утечки в необходимом температурном диапазоне. Кроме того, посредством заданного прижимного давления может быть достигнуто отсутствие повреждений первой и второй уплотняющих поверхностей таким образом, что является возможной повторная пригодность приемного контейнера без обработки первой и второй уплотняющих поверхностей.

Приемная часть может иметь, например, форму чаши. Прежде всего, может быть предусмотрено, что форма приемной части является согласованной с внешней формой детектора таким образом, что приемная часть плотно прилегает к детектору.

Приемная часть может иметь тонкостенные стенки. Например, может быть предусмотрено, что толщина стенки стенок приемной части составляет от 0,7% до 1,5% от максимального диаметра приемного отверстия. Под максимальным диаметром понимают максимальную протяженность приемного отверстия. При круглом приемном отверстии максимальным диаметром является, например, удвоенный радиус приемного отверстия, при эллиптическом приемном отверстии максимальным диаметром является удвоенная длина длинной полуоси. Например, максимальный диаметр приемного отверстия может составлять от 60 мм до 80 мм. Толщина стенки может составлять, например, от 0,7 мм до 0,8 мм. Такая толщина стенки была выявлена в качестве наиболее предпочтительной для достижения достаточной для приема детектора прочности приемной части и для одновременной минимизации образованной посредством стенок преграды для обнаруживаемого излучения.

Приемная часть и/или крышка могут состоять из алюминиевого сплава, например AlMg4,5Mn, либо из титана или магния, либо из сплава титана или магния.

Между детектором и стенками приемной части может быть предусмотрен просвет. За счет этого достигают электрического обособления детектора и стенок приемной части. Для приемных контейнеров из электрически проводящего материала электрическое обособление является необходимым для обеспечения возможности электрического контакта детектора с сигнальным гнездом. Просвет может иметь ширину от 0,3 мм до 0,5 мм. Такая ширина просвета была выявлена в качестве наиболее предпочтительной для достижения электрического обособления и для одновременного предотвращения образования посредством просвета преграды для обнаруживаемого излучения. Кроме того, тем самым достигают весьма компактной конструктивной формы.

Между стенками и детектором могут быть расположены распорки, которые удерживают детектор на расстоянии от стенок для образования просвета. Распорки могут состоять, например, из керамики или теплостойкого пластика, например полиамида, например материала Kapton, поставляемого компанией DuPont.

Как указано выше, уплотнение является эластичным (упругим) металлическим уплотнением. За счет эластичности обеспечено поддержание практической неизменности прижимного давления в широком температурном диапазоне. В германиевых детекторах этот температурный диапазон, например, простирается от -200°С до 200°С. Эластичность уплотнения выравнивает появляющиеся в этом температурном диапазоне тепловые расширения таким образом, что обеспечена герметичность приемного контейнера.

Кроме того, в соответствии с изобретением уплотнение состоит из окруженной эластичной трубой, предпочтительно, металлической трубой, спиральной пружины. Труба может быть, например, шлицованной.

Такое уплотнение было выявлено в качестве наиболее предпочтительного. Прежде всего, с помощью такого уплотнения может быть выгодным образом достигнута желаемая величина утечки, которая, например, составляет <10^-10 мбар×л/с.

Предпочтительно, при этом предусмотрено, что находящийся в контакте с первой и второй уплотняющими поверхностями материал эластичной трубы имеет меньшую твердость, чем образующий первую и вторую уплотняющие поверхности материал. За счет этого достигают выравнивания имеющихся на уплотняющих поверхностях поверхностных шероховатостей посредством того, что материал трубы является легко деформируемым, по меньшей мере, частично пластичным образом, и выдавливаемым в поверхностные углубления уплотняющих поверхностей. Первая и вторая уплотняющие поверхности могут иметь, например, среднеарифметическую высоту неровностей R_a от 0,2 нм до 0,8 нм.

Находящийся в контакте с первой и второй уплотняющими поверхностями материал эластичной трубы (внешний материал) может быть выполнен, например, в виде отдельного покрытия. Например, этот находящийся в контакте с первой и второй уплотняющими поверхностями материал эластичной трубы может состоять из чистого алюминия, например А199,5. Применение первой и второй уплотняющих поверхностей из алюминиевого сплава, такого как, например, AlMg4,5Mn позволяет тем самым достигать того, что внешний материал эластичной трубы деформируется, а уплотняющие поверхности, напротив, не деформируются.

Спиральная пружина может состоять из пружинной стали, например высоколегированной стали, например типа ХС80. На обращенной к первой и второй уплотняющей поверхности стороне труба в каждом случае может иметь выступ, которым труба прилегает к первой и второй уплотняющей поверхности. За счет этого уменьшают необходимую для пластичной деформации материала силу, поскольку она воздействует на меньшую поверхность.

За счет возможности пластической деформации материала трубы предотвращаются повреждения уплотняющей поверхности при приложении прижимного давления. За счет этого достигается возможность повторного использования приемного контейнера согласно изобретению, поскольку первая и вторая уплотняющие поверхности имеют необходимые свойства для последующего применения также и после употребления приемного контейнера.

Предпочтительно, предусмотрено, что в приемной части выполнен ограничитель для крышки, причем после накладывания крышки на ограничитель

между первой и второй уплотняющими поверхностями образован заданный зазор. За счет этого обеспечено, что расположенное между первой и второй уплотняющими поверхностями уплотнение является деформируемым только в заданной посредством зазора мере таким образом, что деформация уплотнения является ограниченной. За счет такой эластичной деформации уплотнения оно прижимает первую и вторую уплотняющие поверхности с заданным прижимным давлением.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что приемная полость имеет первую круговую отбортовку, к которой прилегает стопорящее устройство. Кроме того, может быть предусмотрено, что крышка имеет вторую круговую отбортовку, к которой прилегает стопорящее устройство. За счет этого стопорящее устройство может прикреплять друг к другу приемную часть и крышку выгодным образом.

Предпочтительно, предусмотрено, что первая уплотняющая поверхность образована на первой отбортовке и/или что вторая уплотняющая поверхность образована на второй отбортовке. Посредством того, что отбортовки отстоят от приемной части или же от крышки, при изготовлении приемной части или же крышки они могут быть обработаны выгодным образом таким образом, что уплотняющие поверхности могут быть изготовлены простым образом и с высоким качеством.

Если стопорящее устройство прилегает к первой и второй отбортовкам, необходимое для запирания приемного контейнера давление оказывается приложенным непосредственно на отбортовках таким образом, что преимущество размещения уплотняющих поверхностей на первой и второй отбортовках сказывается в том, что давление оказывается приложенным на крышке и на приемной части в непосредственной близости от первой и второй уплотняющих поверхностей, и тем самым имеется возможность обеспечения особо точного прижимного давления уплотнения без вызывания неточностей деформациями на крышке или приемной части, которые нежелательным образом изменяют, например, зазор между первой и второй уплотняющими поверхностями.

Предпочтительно, предусмотрено, что стопорящее устройство выполнено в виде двухсекционного стопорящего кольца, которое охватывает первую и вторую отбортовки. За счет этого обеспечена возможность прижатия первой и второй отбортовок друг к другу выгодным образом. Кроме того, на крышке и на приемной части не являются необходимыми какие-либо другие устройства, как например, резьбовые отверстия или тому подобное на крышке или на приемной части. За счет этого крышка и приемная часть могут быть изготовлены выгодным образом, причем в дальнейшем, при креплении крышки на приемной части, исключены деформации на крышке или на приемной части.

Например, может быть предусмотрено, что крышка и приемная часть являются круглыми, тогда как двухсекционное стопорящее кольцо выполнено многоугольным, например шестиугольным, с согласованной с крышкой и приемной частью формой. В выполненных в угловом участке стопорящего кольца усилениях материала могут быть предусмотрены винты, которые свинчивают двухсекционное стопорящее кольцо и прижимают крышку к приемной части.

Кроме того, может быть предусмотрено, что крышка имеет выступающий вперед участок, который частично входит в приемную часть. За счет этого может быть обеспечено центрирование крышки.

Посредством предусмотрения двухсекционного стопорящего кольца, которое охватывает первую и вторую отбортовки, кроме того, обеспечено, что расположенное между образованными на первой и второй отбортовке уплотняющими поверхностями уплотнение защищено от внешних воздействий, поскольку стопорящее кольцо предотвращает доступ извне к уплотнению. При этом может быть предусмотрено, что часть двухсекционного стопорящего кольца простирается над участком, на котором расположено уплотнение и, таким образом, защищает этот участок.

Во втором, предусмотренном альтернативно варианту осуществления с круговой отбортовкой, варианте осуществления изобретения предусмотрено, что приемная часть имеет окруженное стенкой приемной части приемное отверстие, причем приемное отверстие переходит в приемную полость, и причем крышка является устанавливаемой в приемное отверстие, и причем первая уплотняющая поверхность образована на выступающем в приемное отверстие выступе стенки. В то время как в первом описанном варианте осуществления крышка только частично входит на верхнем краевом участке в приемную полость и в значительной степени посажена на приемную часть, в настоящем варианте осуществления предусмотрено, что крышка вставлена в приемную часть. При этом предусмотрено, что стенка имеет обращенную внутрь винтовую резьбу, а стопорящее устройство имеет обращенную наружу винтовую резьбу, которая взаимодействует с обращенной внутрь винтовой резьбой. Другими словами: стопорящее устройство может быть ввинчено в приемное отверстие. При этом стопорящее устройство может быть, например, представлено неразъемным стопорящим кольцом.

За счет этого является возможным осуществляемое простым образом прижатие стопорящего устройства к крышке и, таким образом, уплотняющих поверхностей к уплотнению.

В стопорящем устройстве могут быть расположены стяжные винты, которые прижимают крышку и заклинивают стопорящее устройство в обращенной внутрь винтовой резьбе. За счет этого может быть выгодным образом достигнуто, с одной стороны, заданное прижимное давление уплотнения и, с другой стороны, обеспечено предотвращение отсоединения стопорящего устройства и, таким образом, уменьшение прижимного давления.

В обоих альтернативных вариантах осуществления изобретения может быть предусмотрено, что крышка имеет по меньшей мере один проход для установки вставки с газопоглощающим элементом, вставки с трубой для вакуумирования приемной полости или вставки для электрического проводника или электрического штекерного соединения. Посредством газопоглощающего элемента полученный в приемной полости вакуум может быть выгодным образом поддерживаться в течение нескольких лет. Выполнение вставки с трубой для вакуумирования приемной полости делает возможным вакуумирование приемной полости простым образом. Само собой разумеется, также является возможной поставка посредством трубы требуемой атмосферы защитного газа.

Посредством вставки для электрического проводника или штекерного соединения является возможным подведение к детектору необходимого для приведения его в действие высокого напряжения детектора. Также является возможным выведение наружу сигнальных проводников посредством других электрических штекерных соединений.

При этом может быть предусмотрено, что проход имеет образованную на выступе третью уплотняющую поверхность, а вставка - четвертую уплотняющую поверхность, причем между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями расположено другое уплотнение. За счет этого вставки могут быть разъемным образом закреплены в крышке таким образом, что при ремонте приемного контейнера согласно изобретению, например, может быть заменен газопоглощающий элемент. Также является возможным выполнение вставки с новой трубой для вакуумирования приемной полости.

Уплотнение может быть представлено, например, эластичным металлическим уплотнением, и может быть выполнено идентичным уплотнению между крышкой и приемной частью или подобным ему. Прежде всего, другое уплотнение может состоять из окруженной эластичной трубой спиральной пружины. Кроме того, может быть предусмотрено, что находящийся в контакте с третьей и четвертой уплотняющими поверхностями материал эластичной трубы имеет меньшую твердость, чем образующий третью и четвертую уплотняющую поверхности материал. За счет этого достигают возможности повторного использования приемного контейнера согласно изобретению, поскольку третья и четвертая уплотняющие поверхности имеют необходимые свойства для последующего применения также и после употребления приемного контейнера.

Предпочтительно, предусмотрено, что на крышке выполнен другой ограничитель для вставки, причем после накладывания вставки на другой ограничитель между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями образован заданный зазор. За счет этого обеспечено, что расположенное между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями уплотнение является деформируемым только в заданной посредством зазора мере таким образом, что деформация уплотнения является ограниченной. За счет такой эластичной деформации уплотнения оно прижимает третью и четвертую уплотняющие поверхности с заданным прижимным давлением. Вставка может быть выполнена ввинчиваемой в проход. За счет этого может быть сделано возможным разъемное вставление вставки в проход простым образом. Проход может для этого иметь обращенную внутрь винтовую резьбу, причем вставка имеет согласованную с этой винтовой резьбой простирающуюся снаружи винтовую резьбу. Посредством ввинчивания вставки в проход может быть выгодным образом предоставлено необходимое для другого уплотнения заданное прижимное давление.

Альтернативно, может быть предусмотрено, что другое стопорящее устройство ввинчивают в проход, а вставка прижимает другое уплотнение. При этом может быть предусмотрено, что в другом стопорящем устройстве расположены стяжные винты, которые прижимают вставку и заклинивают другое стопорящее устройство в проходе. За счет этого для другого уплотнения может быть предоставлено заданное прижимное давление, причем одновременно вставка застопорена в проходе посредством закрепления.

Эластичное металлическое уплотнение согласно изобретению с окружающей спиральную пружину трубой имеет то преимущество, что, например, необходимое для требуемой герметичности прижимное давление может быть существенно меньшим, чем требуемое для обычных стандартных уплотнений в технике сверхглубокого вакуума, или что в температурном диапазоне требуемая герметичность может быть поддержана выгодным образом. За счет этого являются возможными весьма компактные варианты осуществления приемного контейнера согласно изобретению. Кроме того, нагрузка на уплотняющие поверхности со стороны уплотнения является меньшей. Таким образом, приемный контейнер и крышка могут быть полностью изготовлены из материалов, прежде всего, из металлов или, соответственно, из металлических сплавов, с низким порядковым номером Z элемента, что в области гамма-спектроскопии составляет особое преимущество, поскольку у этих материалов минимизировано поглощение и рассеивание гамма-излучения.

Трубы уплотнений могут быть покрыты, например, требуемым материалом. За счет этого уплотнения могут быть выгодным образом согласованы почти со всеми материалами фланца. Поэтому, в зависимости от приложения, для изготовления приемного контейнера могут применять различные материалы, например материалы с высокой прочностью для космических проектов или материалы с незначительной рентгеновской флуоресценцией для гамма-спектроскопии.

В приемном контейнере согласно изобретению, кроме того, предотвращены деформации в результате сваривания крышки и приемной части.

За счет этого могут быть упрощены как изготовление приемного контейнера, так и размещение детектора в контейнере. Кроме того, в результате отсутствия процесса сварки уменьшена опасность повреждения детектора.

Изобретение относится, кроме того, к детекторной системе с приемным контейнером согласно изобретению, в котором размещен детектор.

Кроме того, приемный контейнер согласно изобретению делает возможным упрощенный ремонт детектора или же детекторной системы в составе приемного контейнера и детектора, поскольку приемный контейнер может быть в последующем открыт и вновь заперт простым образом.

Изобретение подробно разъясняется с отсылками на следующие чертежи.

Показано на:

Фиг. 1 - схематическое изображение в разрезе первого варианта осуществления приемного контейнера согласно изобретению с детектором,

Фиг. 2 - схематический вид сверху на представленный на фиг. 1 приемный контейнер,

Фиг. 3 - схематическое изображение в разрезе второго варианта осуществления приемного контейнера согласно изобретению с детектором, и

Фиг. 4 - схематический вид сверху на представленный на фиг. 3 приемный контейнер.

На фиг. 1 и 2 представлен первый вариант осуществления детекторной системы с приемным контейнером 1 согласно изобретению и с размещенным в приемном контейнере, состоящим из чувствительного к излучению детекторного материала детектором 100. Детектор 100 работает в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа. Вакуум или атмосферу защитного газа получают в приемном контейнере и поддерживают ее там в течение длительного периода.

Приемный контейнер состоит из приемной части 3 и крышки 5, которая закреплена на приемной части 3. Приемная часть 3 выполнена, например, чашеобразной.

Приемная часть 3 образует приемную полость 7 для детектора 100. Само собой разумеется, также является возможным образование приемной частью 3 только части приемной полости 7 для детектора 100, и образование другой части приемной полости 7 посредством крышки 5.

Крышка запирает приемное отверстие 7а приемной полости 7 герметичным или же газонепроницаемым образом таким образом, что в приемной полости 7 может быть поддержана полученная атмосфера.

Приемная часть 3 состоит из стенки 9, которая кольцеобразным образом охватывает приемную полость 7. На верхнем краю стенки 9 расположена первая круговая отбортовка 11. Поверхность отбортовки 11 образует первую уплотняющую поверхность 13. Толщина s стенки стенки 9 составляет, например, от 0,7 до 1,5% от максимального диаметра D приемного отверстия 7а.

При монтаже детектор 100 вводят через приемное отверстие 7а в приемную часть 3. Между стенкой 9 и детектором 100 выполнен просвет 12. За счет этого получают электрическое обособление детектора 100 и стенок 9 приемной части 3. Ширина просвета 12 может составлять от 0,3 мм до 0,5 мм. Такая ширина просвета была выявлена в качестве наиболее предпочтительной для получения электрического обособления и обеспечения возможности весьма компактной конструкции, причем одновременно предотвращают образование посредством просвета 12 преграды для обнаруживаемого излучения.

Между стенкой 9 и детектором 100 расположены распорки 14, которые удерживают детектор 100 с зазором от стенки 9 для образования просвета 12. Распорки могут состоять, например, из керамики или теплостойкого пластика.

Крышка 5 имеет выступающую вперед часть 15, которая простирается в приемное отверстие 7а приемной части 3 и, таким образом, получает центрирование со стороны верхней части стенки 9 приемной части 3. Кроме того, на крышке 5 расположена вторая уплотняющая поверхность 17. Первая и вторая уплотняющие поверхности 13, 17 согласованы друг с другом и расположены напротив друг друга. Между первой и второй уплотняющими поверхностями 13, 17 расположено уплотнение 19, которое прилегает к первой и второй уплотняющим поверхностям 13, 17. Крышка 5 имеет вторую отбортовку 21, на которой расположена вторая уплотняющая поверхность 17.

Стопорящее устройство 23 прижимает крышку 5 к приемной части 3 и обеспечивает заданное прижимное давление уплотнения 19. За счет этого приемная полость 7 может быть выгодным образом заперта герметичным или же газонепроницаемым образом. Для этого предусмотрено, что в приемной части 3 выполнен ограничитель 20 для крышки 5, причем после накладывания крышки 5 на ограничитель 20 между первой и второй уплотняющими поверхностями 13, 17 образован заданный зазор. За счет этого обеспечено, что расположенное между первой и второй уплотняющими поверхностями 13, 17 уплотнение 19 является деформируемым только в заданной посредством зазора мере. За счет такой эластичной деформации уплотнения 19 оно прижимает первую и вторую уплотняющие поверхности 13, 17 с заданным прижимным давлением.

Стопорящее устройство 23 состоит из двухсекционного стопорящего кольца 23а, которое охватывает первую и вторую отбортовки 11, 21 и прижимает их друг к другу. Для этого двухсекционное стопорящее кольцо 23а привинчивают. Как лучше всего показано на фиг. 2, двухсекционное стопорящее кольцо 23а выполнено шестиугольным, причем винты 25 расположены в угловых участках 23b стопорящего кольца 23а.

В крышке 5 могут быть предусмотрены несколько проходов 27, в которых расположены вставки 29. Вставки 29 могут принимать линию 31 высокого напряжения для детектора 100, трубу 33 для вакуумирования приемной полости 7 или газопоглощающий элемент 35. Газопоглощающий элемент 35 служит, например, для поддержания вакуума в приемной полости 7 в течение нескольких лет.

Как представлено на фиг. 1 на примере вставки 29 с трубой 33, вставка 29 может быть ввинчена в проход 27 посредством винтовой резьбы 37. При этом проход 27 имеет выступы 39, которые образуют третью уплотняющую поверхность 41. На вставке 29 образована четвертая уплотняющая поверхность 43, которая согласована с третьей уплотняющей поверхностью 41. Между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями 41, 43 расположено другое уплотнение 45, причем вставка 29 может быть ввинчена в проход 27 таким образом, что на другое уплотнение 45 может быть оказано заданное прижимное давление. На крышке 5 посредством выступов 39 выполнен другой ограничитель 46 для вставки 29, причем после накладывания вставки 29 на другой ограничитель 46 между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями 41, 43 образован заданный зазор. За счет этого обеспечено, что расположенное между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями 41, 43 другое уплотнение 45 является деформируемым только в заданной посредством зазора мере. За счет такой эластичной деформации другого уплотнения 45 оно прижимает третью и четвертую уплотняющие поверхности 41, 43 с заданным прижимным давлением.

Уплотнение 19 и другое уплотнение 45 могут быть выполнены в виде эластичных металлических уплотнений. Соответствующее уплотнение 19, 45 показано схематически увеличенным на изображении в разрезе в фиг. 1А. При этом уплотнения 19, 45 могут состоять из окруженной эластичной шлицованной трубой 22 спиральной пружины 24. Кроме того, может быть предусмотрено, что эластичная труба уплотнений имеет отдельное покрытие 22а, которое состоит, например, из чистого алюминия, причем находящийся в контакте с первой и второй уплотняющими поверхностями 13, 17 или же с третьей и четвертой уплотняющими поверхностями 41, 43 материал эластичной трубы 22 имеет меньшую твердость, чем соответствующие уплотняющие поверхности 13, 17, 41, 43. За счет этого достигают выравнивания поверхностных шероховатостей на уплотняющих поверхностях 13, 17, 41, 43 и предотвращения повреждения уплотняющих поверхностей 13, 17, 41, 43.

Отдельное покрытие может иметь на обращенных к уплотняющим поверхностям 13, 17, 41, 43 сторонах в каждом случае выступ 22b, которым эластичная труба 22 прилегает к уплотняющим поверхностям 13, 17, 41, 43. За счет этого уменьшают необходимую для пластичной деформации материала отдельного покрытия 22а силу, поскольку она воздействует на меньшую поверхность.

Приемный контейнер 1 согласно изобретению может быть заперт простым образом посредством того, что стопорящее устройство 23 прижимает крышку 5 к приемной части 3 после насаживания крышки 5 на приемную часть 3. Для этого гайки 25 закручивают с заданным крутящим моментом. Открывание приемного контейнера 1 согласно изобретению может происходить простым образом посредством освобождения винтов 25, причем открывание может происходить без разрушений.

Посредством применения вставок 29, которые ввинчены в проходы 27, могут быть простым образом заменены, например, газопоглощающий элемент 35 или труба 33.

Вставки 29 также могут иметь другие электрические проводники или электрические штекерные соединения, которые применяют, например, для сигнальной проводки.

В представленном варианте осуществления приемная часть 3 выполнена круглой. В зависимости от формы детектора 100 приемная часть 3 также может иметь и отличную форму. Прежде всего, приемная часть 3 может иметь уплощения таким образом, что несколько расположенных в приемном контейнере 1 детекторов могут быть расположенными плотно друг к другу посредством того, что уплощения прилегают друг к другу. За счет этого может быть достигнуто тесное размещение детекторов таким образом, что они могут быть выгодным образом совместно приведены посредством, например, криостатной техники, к низкой рабочей температуре, например -200°C.

Детектор 100 может иметь, например, диоды из германия, кремния, теллурида цинка и кадмия, арсенида галлия или теллурида кадмия. Прежде всего, детектор может состоять из высокочистого германия.

На фиг. 3 и 4 представлен второй вариант осуществления детекторной системы с приемным контейнером 1 согласно изобретению с детектором 100.

Представленный на фиг. 3 и 4 приемный контейнер 1 имеет по существу такое же построение, как и представленный на фиг. 1 и 2 приемный контейнер 1, и также состоит из приемной части 3 и крышки 5. Различия состоят в креплении крышки 5 в приемной части 3.

В представленном на фиг. 3 и 4 варианте осуществления приемная часть 3 имеет окруженное стенкой 9 приемной части 3 приемное отверстие 47, которое переходит в приемную полость 7. В приемное отверстие 47 вставлена крышка 5. Первая уплотняющая поверхность 13 образована на выступающем в приемное отверстие 47 выступе 49. Крышка 5, подобно крышке 5 представленного на фиг. 1 и 2 варианта осуществления, может иметь вторую отбортовку 21, на нижней стороне которой образована вторая уплотняющая поверхность 17. Уплотнение 19 расположено между первой и второй уплотняющими поверхностями 13, 17 и может быть выполнено тем же образом, как в показанном на фиг. 1 и 2 варианте осуществления.

В представленном на фиг. 3 и 4 варианте осуществления стопорящее устройство 23 выполнено в виде неразъемного стопорящего кольца 23 с. При этом стенка 9 имеет на участке приемного отверстия обращенную внутрь винтовую резьбу 51a. Неразъемное стопорящее кольцо 23 с имеет согласованную с обращенной внутрь винтовой резьбой 51a обращенную наружу винтовую резьбу 51b, которая взаимодействует с обращенной внутрь винтовой резьбой 51a. Другими словами: неразъемное стопорящее кольцо 23 с имеет возможность ввинчивания в приемное отверстие 47 и нажатия на крышку 5.

В стопорящем устройстве 23 расположены стяжные винты 53, которые прижимают крышку 5. Посредством стяжных винтов 53 стопорящее устройство 23 может быть закреплено в винтовой резьбе 51a, b, и на крышку 5 может быть оказано заданное давление, вследствие чего она оказывается прижатой к выполненному в приемной части ограничителю 20. Вследствие этого уплотнение 19 деформируется эластичным образом и прижимает с заданным прижимным давлением первую и вторую уплотняющие поверхности 13, 17.

Так же, как в представленном на фиг. 1 и 2 варианте осуществления, в крышке 5 расположены проходы 27 для приема вставок 29. В представленном на фиг. 3 и 4 варианте осуществления вставки 29 вставлены в проходы 27 таким образом, что третья уплотняющая поверхность 41 и четвертая уплотняющая поверхность 43 взаимодействуют с располагающимся между ними уплотнением 45. Вставки 29 зафиксированы посредством другого стопорящего устройства 55, которое ввинчено в винтовую резьбу 37 в проходе 27. Кроме того, другое стопорящее устройство 55 также имеет стяжные винты 53, которые заклинивают другое стопорящее устройство 55 в проходе 27 и предоставляют заданное прижимное давление для другого уплотнения 45 посредством того, что вставки 29 оказываются прижатыми к другим ограничителям 46.

Крепление вставок 29 в проходах 27 таким образом функционирует по существу подобным креплению крышки 5 на приемной части 3 образом.

В представленных на фиг. 1-4 вариантах осуществления только отдельные вставки представлены закрепленными с помощью описанной техники крепления. Само собой разумеется, все вставки могут быть закреплены таким образом. Также является возможным, что только отдельные, заменяемые при ремонтах вставки закрепляют в такой форме, а другие вставки приваривают к крышке 5 обычным образом.

Группа изобретений относится к приемному контейнеру для работающего в сверхглубоком вакууме (UHV) или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа детектора. Приемный контейнер для работающего в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа детектора содержит приемную часть, которая образует по меньшей мере часть приемной полости для детектора, и крышку для газонепроницаемого запирания приемной полости. На приемной части расположена первая уплотняющая поверхность, а на крышке - согласованная с первой уплотняющей поверхностью вторая уплотняющая поверхность. Между уплотняющими поверхностями расположено уплотнение. Для обеспечения заданного прижимного давления уплотнения крышку к приемной части прижимает стопорящее устройство. Технический результат – упрощение монтажа детектора в приемном контейнере, упрощение обслуживания или ремонта детектора. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Приемный контейнер (1) для детектора (100), работающего в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа, включающий в себя приемную часть (3), которая образует по меньшей мере часть приемной полости (7) для детектора (100), и крышку (5) для газонепроницаемого запирания приемной полости (7), причем на приемной части (3) расположена первая уплотняющая поверхность (13), а на крышке (5) - согласованная с первой уплотняющей поверхностью (13) вторая уплотняющая поверхность (17), и между уплотняющими поверхностями (13, 17) расположено уплотнение (19), причем для обеспечения заданного прижимного давления уплотнения (19) крышку (5) к приемной части (3) прижимает стопорящее устройство (23), отличающийся тем, что уплотнение (19) является эластичным металлическим уплотнением и состоит из окруженной эластичной трубой (22) спиральной пружины (24), причем эластичная труба (22) выполнена пластически деформируемой при приложении прижимного давления для предотвращения повреждения первой и второй уплотняющих поверхностей (13, 17).

2. Приемный контейнер по п. 1, отличающийся тем, что находящийся в контакте с первой и второй уплотняющими поверхностями (13, 17) материал эластичной трубы (22) имеет меньшую твердость, чем образующий первую и вторую уплотняющие поверхности (13, 17) материал.

3. Приемный контейнер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что приемная часть (3) имеет первую круговую отбортовку (11), к которой прилегает стопорящее устройство (23).

4. Приемный контейнер по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что крышка имеет вторую круговую отбортовку (21), к которой прилегает стопорящее устройство (23).

5. Приемный контейнер по п. 3 или 4, отличающийся тем, что первая уплотняющая поверхность (13) образована на первой отбортовке (11) и/или что вторая уплотняющая поверхность (17) образована на второй отбортовке (21).

6. Приемный контейнер по п. 4 или 5, отличающийся тем, что стопорящее устройство (23) выполнено в виде двухсекционного стопорящего кольца (23а), которое охватывает первую и вторую отбортовки (11, 21).

7. Приемный контейнер по одному из пп. 1, 2 или 4, отличающийся тем, что приемная часть (3) имеет окруженное стенкой (9) приемной части (3) приемное отверстие (47), причем приемное отверстие (47) переходит в приемную полость (7), и причем крышка (5) является устанавливаемой в приемное отверстие (47), и причем первая уплотняющая поверхность (13) образована на выступающем в приемное отверстие (47) выступе (49) стенки (9).

8. Приемный контейнер по п. 7, отличающийся тем, что стенка (9) имеет обращенную внутрь винтовую резьбу (51а), а стопорящее устройство (23) имеет обращенную наружу винтовую резьбу (51b), которая взаимодействует с обращенной внутрь винтовой резьбой (51а).

9. Приемный контейнер по п. 8, отличающийся тем, что в стопорящем устройстве (23) расположены стяжные винты (53), которые прижимают крышку (5) и заклинивают стопорящее устройство (23) в обращенной внутрь винтовой резьбе (51а).

10. Приемный контейнер по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что крышка (5) имеет по меньшей мере один проход (27) для установки вставки (29) с газопоглощающим элементом (35), вставки (29) с трубой (33) для вакуумирования приемной полости (7) или вставки (29) для электрического штекерного соединения.

11. Приемный контейнер по п. 10, отличающийся тем, что проход (27) имеет образованную на выступе (39) третью уплотняющую поверхность (41), а вставка (29) - четвертую уплотняющую поверхность (43), причем между третьей и четвертой уплотняющими поверхностями (41, 43) расположено другое уплотнение (45).

12. Приемный контейнер по п. 10 или 11, отличающийся тем, что вставка (29) выполнена с возможностью ввинчивания в проход (27).

13. Приемный контейнер по п. 10 или 11, отличающийся тем, что другое стопорящее устройство (55) выполнено с возможностью ввинчивания в проход (27), а вставка (29) прижимает другое уплотнение (45).

14. Приемный контейнер по п. 13, отличающийся тем, что в другом стопорящем устройстве (55) расположены стяжные винты (53), которые прижимают вставку (29) и заклинивают другое стопорящее устройство (55) в проходе (27).

15. Детекторная система, содержащая детектор (100), работающий в сверхглубоком вакууме или в атмосфере защитного газа из высокочистого газа, и приемный контейнер (1) по одному из пп. 1-14.