Система для термостатирования и откачки объективов криогенной пузырьковой камеры Советский патент 1984 года по МПК G01T5/06 

N9

1 Изобретение относится к конструк тивным элементам пузырьковых камер в частности к пузьфьковым камерам, объективы которых находятся в непосредственной близости от рабочей жидкости, а иллюминаторы в рабочей жидкости. Данное устройство предназначено для охлаждения крионасосов, откачивающих вакуумные полости объективов, и для термостатирования объектива . Известна система для термостатирования и зашиты поверхности иллюминатора стекла криогенной пузырьковой камеры от образования на ней вуали, т.е. покрытия поверхности стекла затвердевшими газами. Эта система содержит объективы, иллюминатор, теплообменник, охлаждающий зону иллюминатора, а также устройство для пропускания потока чистого неконденсирующего газа в направлении, противоположном направлению диффузии вымерзающих примесей. Однако данная система может быть использована только в камерах с дью арной системой изоляции. Для камер с высоковакуумной изоляцией и, например, с горизонтальньм расположением объективов, где направление температурного градиента отличается от естественного, это устройство принципиально не может быть использовано. Из известных систем термостатирования наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности явля ется система термостатирования жидководородной пузьфьковой камеры, состоящая из юбки объектива, теплообменника объектива, подогревателя выхлопьгеающего из теплообменника криоагент, и вентиля, регулирующего расход в зтом теплообменнике, систе мы питания криоагентом, состоящей из сборника ожижителя и сепаратора фаз, крионасоса и системы внешней откачки вакуумной полости объектива, используемой во время вакуумной тренировки этой полости перед началом работы установки. В этом устройстве крионасос и юб ка объектива термостатируются жидким водородом, поступающим непосред ственно из сборника ожижителя. Непосредственно в вакуумном кожухе жи кая фаза отделяется от паровой в 13 ,1 сепараторе фаз, откуда жидкость рас.пределяется по потреб ителям. Давле ие в сборнике ожижичеля поддерживается равным давлению в рабочем объеме камеры для исключения натекания или опорожнения камеры через неплотности в соответствующих вентилях и вывода ее, тем самым, из режима. Однако в таком устройстве возможно натекание гелия ,из полости теплой части объектива. Чистота гелия не превьшает 5-10 объемных долей по сумме вымерзающих при жидководородной температуре примесей. В зтих случаях изменение давления, сопровождающегося равновесным изменением температуры в линии термостатирования объективов, приводит к десорбции сконденсированных газов на поверхности крионасосов и юбки объективов и вымерзанию их на более холодной поверхности сферического иллюминатора. Возможное натекание гелия из объективов, которьм они промываются, приводит к вымерзанию примесей, содержащихся в гелии, преимущественно на более холодной поверхности иллюминатора. Вымерзание газов на более холодной поверхности сферического иллюминатора камеры приводит к образованию вуали и невозможности дальнейшей экспозиции камеры. Наиболее существенным недостатком данной системы термостатирования и откачки объективов является наличие условий образования вуали на сферическом иллюминаторе обтзектива, т.е. загрязнения поверхности иллюминатора затвердевшими газами, что делает невозможной дальнейшую экспозицию камеры и сопровождается большой потерей времени на устранение этого явления (до двух суток) . Целью изобретения является исключение загрязнения поверхности иллюминатора объектива затвердевшими газами . Для этого в систему, содержащую объектив пузырьковой камеры, по край ней мере один крионасос, соединенный с теплообменником объектива, источник питания криоагентом, введены промежуточная емкость, входной вентиль с контуром регулирования уровня в промежуточной емкости и выхлопной вентиль с контуром регуирования давления в этой емкости,

31

причем промежуточная емкость установ лена на выходе из крионасоса, входной вентиль с контуром регулирования уровня расположен между источником питания криоагентом и крионасосом, а выхлопной вентиль с контуром регулирования уровня - на выходе из промежуточной емкости.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Система для термостатирования и откачки объективов криогенной пузырьковой камеры из крионасосов 1, промежуточной емкости 2, емкостного датчика 3 уровня, уснлителя 4 электрического сигнала, электропневмопреобразователя 5,,регулятора 6 пропорционально-интегральнодифференциального действия (ПИД), регулирунщего входного вентиля 7, пневмопреобразователя 8, регулятора ПИД 9, регулирующего выхлопного вентиля 10, вакуумной полости 11 юбки объектива (головной части объектива) , юбки объектива 12, теплообменника 13 объектива, регуЛируюябего теплого вентиля 14, подогревателя 15 головной части юбки объектива 16, нагревателя 17, кварцевого стекла 18 вакуумных вентилей 19, 20 зоны высокого вакуума, окружающего камеру 21, вакуумного вентиля 22, задатчика 23 давления в промежуточной емкости и системы термостатирования в целом, рабочего объема камеры 24, иллюминатора 25 объектива, сфероэллиптической линзы 26, источника питания криоагентом 27.

Иллюминатор объектива 25, сфероэллиптическая линза 26, кварцевое стекло 18, вакуумная полость 11 юбки объектива и юбка объектива 12 являются главными элементами объектива.

Система работает следующим образом.

Жидкий водород из источника питания криоагентом 27 поступает через крионасосы 1 в промежуточную емкость 2. Уровень в этой емкости поддерживается автоматически с помощью контура регулирования уровня, состоя щего из указателя уровня 3 емкостного типа, усилителя 4 сигнала, электропневмопреобразователя 5, регулятора ПИД 6 и входного холодного регулирующего вентиля 7 с сервомотором. Давление в емкости 2 и, тем самым, в линии термостатирова134

ния объективов поддержзвается автономно с помощью контура регулирования давления, состоящего из пневмопреобразователя 8, преобразующего измеряемое давление криогенной жидкости в стандартный пневматический сигнал, регулятора ПИД 9 и регулирующего выхлопного вентиля 10, которьй сбрасывает криоагент в холодный обратный поток.

Наличие уровня в промежуточной емкости 2 гарантирует наличие криогенной жидкости в крионасосах 1. Охлаждаемые крионасосы осуществляют откачку вакуумной полости 11 юбки объектива (головной части объектива) .

Регулирование расхода через теплообменник объектива 13 осуществляется с псмощью вентиля 14, который сбрасывает криоагент в теплый обратный поток. Регулирующий вентиль

14расположен после подогревателя 15. Головная часть юбки объектива 16 с помо11и ю нагревателя 17 поддерживается при комнатной температуре в автоматическом режиме.

Крионасос 1 позволяет поддерживать в вакуумной полости величину вакуума на уровне 1C - рт.с хотя парциальное давление вымерзающих примесей (азот, кислород, окись азота и т.д.) предлагаемая система позволяет уменьщить с

Иd

10 до 10 мм. рт.ст. В случае большого натекания через уплотнение кварцевого стекла 18 система откачки объективов может быть соединена с вакуумным объемом камеры 21 через вентили 19 и 20 на непродолжительное время, вентиль 22 служит для тренировки вакуумной полости объектива перед сеансом, а во время сеанса закрыт.

Давление в крионасосах 1, теплообменнике 13 объектива и промежуточной емкости 2 поддерживается с помощью задатчика давления 23 и регулятора 9 ниже, чем дарение насыщенных паров в рабочем объеме, камеры 24. Величина давления криоагента поддорживается такой, чтобы парциальное давление вымерзающих примесей бьто на уровне 10 10 мм рт.ст. При вьшолнении этих условий температура крионасосов 1 и теплообменника 13 объектива будет ниже температуры иллюминатора, что наряду с понижением парциаль$

кого давления вымерзакицих примесей исключает возможиость вымерзания этих примесей на иллюминаторе объектива.

Результаты испытания системы следующие. В проведенных восьми сеансах работы камеры не наблюдалось ни одного случая загрязнения поверхности шшюминатора затвердевшими газами, хотя имели место случаи повышения давления в сборнике ожижителя, посадки напряжения. К концу каждого сеанса характерной картины помутнения иллюминаторов, что яв136

ляется приз-аком загрязнения иллюминатора затвердевшими не наблнщалось.

Таким образом, применение данной системы позволяет полностью исключить загрязнение поверхности иллюминатора затвердевшими газами, что, в свою очередь, улучшит условия эксплуатации всей камеры в целом.

Кроме того, данная система позволяет значительно улучшить криосорбционные свойства насоСа из-за понижения парциального давления вымерзающих примесей.

СИСТЕМА ДЛЯ TEPh CTATHPOВАНИЯ И ОТКАЧКИ ОБЪЕКТИЮВ КРИОГЕННОЙ ПУЗЫРЬКОВОЙ КАМЕРЫ, содержащая объектив пузырьковой камеры, по крайней мере один крионасос, соединенный с теплообменником объектива, источник питания криоагентом, отличающаяся тем, что, с целью исключения загрязнения поверхности иллюминатора затвердевшими газами, в систему введены промежуточная емкость, входной вентиль с контуром регулирования уровня в промежуточной емкости и выхлопной вентиль с контуром регулирования давления в этой емкости, причем промежуточная емкость установлена на выходе из крионасоса, входной вентиль с контуром регулирования уровня расположен между источником питания криоагентом и крионасосом, а выхлопной вентиль с контуром регулирования уровня - на выходе промежуточной емкости. щ