УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР Советский патент 1995 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в физике твердого тела, ядерной физике.

Цель изобретения упрощение конструкции, расширение температурного интервала криостатирования, повышение экономичности.

На чертеже схематично показана установка для получения низких температур.

Установка содержит помещенный в транспортный узкогорлый сосуд 1 Дьюара рефрижераторный модуль 2, баллон 3 с газообразным гелием ³He, адсорбционный насос 4, камеру 5 испарения, соединенную откачкой трубой 6 с корпусом 7 адсорбционного насоса 4, ступень 8 промежуточного охлаждения, заключенную вместе с камерой 5 испарения в вакуумную рубашку 9 и состоящую из трубки 10, навитой в виде змеевика 11 на откачной трубе 6, один конец трубки 10 погружен в жидкий гелий, другой выведен к вакуумному насосу. На трубке 10 установлен дроссель 12, изготовленный, например, из спеченного металлического порошка. Холодильник 13 адсорбционного насоса 4 изготовлен из капиллярной трубки, контактирующей с корпусом 7 насоса 4, низ трубки холодильника 13 погружен в жидкий гелий, а верх выведен в атмосферу. Электрический нагреватель 14 навит на корпус 7 адсорбционного насоса 4. В установку также входят: исследуемый образец 15, термометр 16 сопротивления, манометр 17, манометрический преобразователь 18, вентиль 19 баллона 3 с гелием, радиационный экран 20, штанга 21, выполненная из тонкостенной трубки, например из нержавеющей стали, снабженная окнами 22 на участке, плотно примыкающем к внутренней обечайке 23 адсорбционного насоса 4, которая также имеет окна. Верхний конец штанги 21 имеет герморазъем 24 для ввода электрических проводов в камеру 5 испарения к исследуемому образцу 15. Штанга 21 герметизируется в верхней "теплой" части с помощью сальникового уплотнения 25. Внутри откачной трубы 6 установлены пружинные тепловые контакты 26, предназначенные для устранения теплопритока по штанге 21 к камере 5 испарения. Установка снабжена вентилями 27 и 28, а в вакуумной рубашке 9 размещен адсорбент 29.

Установка работает следующим образом.

Рефрижераторный модуль 2 монтируется в гелиевом сосуде 1 вместе со штангой 21 и охлаждается до 4,2 К после предварительного вакуумирования объемов модуля 2 открытием вентилей 27 и 28 (вентиль 19 баллона 3 с газообразным ³He закрыт), при этом камера 5 испарения теплоизолируется за счет сорбции остаточного газа в вакуумной рубашке 9 адсорбентом 29. Затем ³He сорбируется из баллона 3 адсорбционным насосом 4 открытием вентиля 19 (вентили 27 и 28 закрыты) и подачей жидкого гелия из сосуда 1 Дьюара в холодильник 13 адсорбционного насоса 4, с последующей десорбцией ³He из адсорбционного насоса 4 с конденсацией газа в камеру 5 испарения (после прекращения подачи жидкого гелия в холодильник 13 адсорбционного насоса 4) включением электрического нагревателя 14 адсорбционного насоса 4 и прокачкой жидкого гелия через дроссель 12 и змеевик 11 ступени 8 промежуточного охлаждения. После этого производят откачку ³He из камеры 5 испарения адсорбционным насосом 4, осуществляемую охлаждением насоса 4 при подаче через его холодильник 13 жидкого гелия после включения нагревателя 14 и прекращения прокачки жидкого гелия через змеевик 11. При этом температуру камеры 5 испарения регулируют в широких пределах (0,3-3,2 К) изменением скорости откачки паров ³He, обеспечиваемым совмещением окон 22 в штанге 21 и во внутренней обечайке 23 адсорбционного насоса 4 поворотом штанги 21 вокруг оси. Затем ³He десорбируют из адсорбционного насоса 4 в баллон 3 после полного испарения жидкого ³He из камеры при открытии вентиля 19 баллона 3 и включении электрического нагревателя 14 с последующей сорбцией ³He адсорбентом 29 вакуумной рубашки 9 из объемов рефрижераторного модуля 2 при включенном нагревателе 14 и открытом вентиле 27 (вентиль 19 закрыт). После чего производят полный отогрев рефрижераторного модуля 2 с демонтажем его из сосуда 1 Дьюара, наполнением модуля 2 воздухом (при закрытых вентилях 19 и 27), отделением штанги 21 и смене исследуемых образцов 15. Цикл заканчивается повторной сборкой рефрижераторного модуля 2 с введением в него штанги 21 с исследуемым образцом 15, герметизацией штанги 21 сальниковым уплотнением 25 и откачкой объемов модуля 2 вспомогательным вакуумным насосом, например азотным криосорбционным (не показан), через вентиль 28 (вентили 19 и 27 закрыты).

Изобретение относится к криогенной технике и позволяет упростить конструкцию, расширить температурный интервал криостатирования, повысить экономичность. Для этого в установке для получения низких температур откачкой паров ³He, содержащей сосуд 1 Дьюара, рефрижераторный модуль с вакуумной рубашкой 9, камерой 5 испарения ступенью промежуточного охлаждения и адсорбционным насосом 4, размещенным на откачной трубе 6, и исследуемый образец 15, в откачную трубу 6 рефрижераторного модуля введена штанга 21 с исследуемым образцом 15, изготовленная из тонкостенной малотеплопроводной трубки, например из нержавеющей стали, причем штанга 21 выполнена с возможностью поворота, сопряженные поверхности штанги 21 и внутренней обечайки адсорбционного насоса 4 имеют окна 22, а в вакуумной рубашке 9 рефрижераторного модуля размещен адсорбент 29. 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР откачкой паров ³He, содержащая сосуд Дьюара, рефрижераторный модуль с вакуумной рубашкой, камерой испарителя ³He, ступенью промежуточного охлаждения и размещенным на откачной трубке адсорбционным насосом и исследуемый орбразец, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, расширения температурного интервала криостатирования и повышения экономичности, она дополнительно снабжена штангой для крепления исследуемых образцов, выполненной из тонкостенной малотеплопроводной трубки, установленной с возможностью поворота в откачной трубе, причем в штанге и на внутренней поверхности адсорбционного насоса выполнены совмещаемые окна, а в вакуумной рубашке рефрижераторного модуля размещен адсорбент. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что штанга выполнена из нержавеющей стали.