Криостат Советский патент 1983 года по МПК F25D3/10 

4;:

со

со со Иаобретение относится к вакуумно криогенной технике а именно к криоста там, и может быть использовано для исслепования температурных зависимост апектрофиаическюс, оптических и аругих свойств твераых тел, Иавестец вакуумный криостат, содер жащий рабочую камеру, сообщенную с источником .поцачи холоаильного агента снабженную нагревателями. Охлажаение образца в этом устройстве происходит за счет протрка хладагента по стенкам рабочей камеры flj. Недостатком этого криостата являвч ся то, что минимальная рабочая tQMnepa тура в них намного выше исходной темп ратуры жидкого хладагента. Кроме того отсутствия непосредственного ко1ь такта образца со стенками рабочей каме pbt увеличивается время установления рабочей температуры. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является криостат, содержащий вакуумную камеру с установлеяяым в ней обьектодер кателем, выполнени1 1М из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, сосуд Дьюара для жидкого хладаге1ста, установленные в ка мере и в сосуде Дьюара эгюктронагрева ТОЛИ и трубку для псявопа газообразного хладагензпа из сосуда Дьюара в камеру. В иавестжяд KpROcraiB можно осуществлять плавную регулировку температур. С2 J Недостатками устройства являются невозможность лояученкя температуры, близкой к температуре жидкого хладаген та, большой расход хладагента и энерг затратил. . . Целью изобрегения является уменьшение расхода хладагента и затрат. Для достюкения &то& Обая в криоста- те, содершшюм вакуумнуюкамеру с устан жлеШ{ым в не об1ьектоаер Н(ателём выполненным из матегшала с высоким ко тахвнкяя теппопрс дноств, сосуд Дьюара для жидкого хладагента, устанрвпеннью fi камё у обьектсщержателя и в сосуде Дьюара алвктронагреватели и ffy шя поаеоаа гваообраасюго хладагента яз сосуаа Дьюара в камеру, участок трубки для псовода газообразного хладагента размеШентлК в сосуде Дьюара, имеет форму и нижняя часть его рвсполсшена ниже предполагаемого урсюня жишкосш в со суде, при этом восходящи у шсток труб ки заключен .в соосно с ним расположенную трубку, закрытую сверху, а участок. т убкИ| расположенный в камере, сообщен с полостью объектодержателя и заключен в соосно с ним расположенную трубку, од1ш KCHiea которой сообщен с полостью обьектодержателя, а другой - с атмосфер Л. На чертеже изображен предлагаемый кртостат, разрез. Криостат содержит вакуумную камеру 1 с о ьектодержателем 2, выполненным из материала с высоксА теплопроводностью (например, из меди), и образцом 3, расположенную на транспорт ном сосуде 4 Дьюара с жидким хладагентом (например, азотом), трубку 6 для подвода газообразного хладагента, выполненную из материала с высокой теплопроводностью. Участок трубки 6, размешенный в сосуде 4 Дьюара, имеет U-образную форму и нижняя часть его расположена ниже предполагаемого уровня жидкости в сосуде 4. При этом восходящий участок 6 заключен в соосно с ним расположенную теплоизоляцисжную трубку 7, закрытую в верхней части крышкой 8. 3 сосуде 4 размещен электронагреватель 9. Участок трубки 6, расположенный в вакуумной камере 1, сообщен с полостью объектодержателя 2 и заключен в соосно с ним расположенную трубку 10 из материала с низкой теплопроводностью (например, из нержавеющей стали), один конец которой сообщен с полостью обьек- тоцерисателя 2, а другой - с aTMOciJe- рой. К трубке 1О крепится экран 11, Йнутри трубки 6 находится электронагреватель 12. Предлагаемое устройство работает следукшим образом. При включении электронагревателя 9 повышается давление в сосуде 4 Дьюара, газообразный хладагент вытесняется в трубку 6, проходя по которс& он охлаждается жидким хладагентом, поднимйющимся по кольцевому зазору между трубками 6 и 7 до крышки 8 при определенном давлении в сосуде 4 Дьюара, которое регулируется электронагревателем 9. Для эффективного охлаждения газообразного, хладагента в, трубке 6 уровень жидкого хладагента в указанном зазоре должен быть максимальным. Он поддерживается электронагревателем 9 постоянным и не зависит от уровня жидкого хладагента 5 в сосуде 4 Дьюара. Жидкий хладагент в рассматриваемом зазоре является также теплоизопятором. В ре« зультате пары газообразного хладагента при выхоае из оосупа 4 Дьюара имеют чемпер&туру, близкую к температуре жид кого хладагента, в эта температура не зависит от уровня жидкого хладагента в сосуде 4; -Цааве газ поступает в полость о ектодерисателя 2 и выходит из крио стата по кольцевому зазору между трубками 6 и 1О. Возвратный поток газа служит Б качестве теплоизолятора и позволяет снизить приток тепла к газообразЧ ному хладагенту, прокодяшему по внут-( ренней трубке 6 к образцу 3. Для улучшения теплоизол5шни объекта используется медный экран 11, имеющий хороший тепловой ксштакт с трубкой 1О, Температуру образца 3 регулируют за счет изменений температуры и скорости газообразного хладагента, которые осушествляют посредством электронагревателей 12 и 9 соотеетственно. Расположение электронагревателей 12 внутри трубки 6 позволяет осуществлять плавную регулировку температуры и повысить точность тер остабилизации. Предлагаемое устройство позволяет хорошо регулировать температуру по. законам : линейному, квадратичному и экспоненциальному, причем минимальная рабочая температура криостата (95 К) существенно ближе к температуре жидкого хладагента (7Т К) по сравнению с известным устройством (180 К) и не зависит от уровня жидкого хладагента в сосуде Дьюара. Получена также экономия энергоресурсов, а именно: жидкого хладагента и энергозатрат за счет улучшения теплоизоляции.

КРИОСТАТ, соаержащйй вакуумную камеру с установленным в ней обьектоаермсателем, выполненным из ма териала с высгасим коэффициентом тепло- , провоаности, сосуа Дьюара цля жиакого , хлааагента, установленные в камере у ; г. обьектоаержатепя и в сосуае Дьюара элект ронагреватели и трубку аля поавоаа газо - образного хлааагента из сосуца Дьюара в камеру, о Тли ч a ю ш° и и с я тем, Х что, с целью уменьшения расхоаа хлац- агента и энергозатрат, участок трубки . аля подвода газообразного хладагента, размешенный в сосуде Дьюара, имеет образную форму и нижняя часть его расположена ниже предполагаемого уровня жидкости в сосуде, при этом восходящий участок трубки заключен в соосно с ним расположенную трубку, закрытую сверху, a участок трубки, расположенной в „ камере, сообшен с полостью объектодер жателя и заключен в соосно с ним pao(О положенную трубку, один конец которой сообшен с полостью обьектодержателя, a с i другой - с атмосферой.