Криостат для исследования образца Советский патент 1990 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при исследовании электрических параметров полупровод Еиковых приборов и структур в температурном интервале от азота и выше комнатной, в частности при применении метода нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней.

Цель изобрете мя - повышение точности измерения и снижение расхода хладагета.

На фиг. 1 изображен криостат, разрез; на фиг. 2 - теплоизолированная камера, разрез, вид сбоку.

Криостат для исследования образца содержит сосуд Дьюара 1 с нагревателем 2 и теплоизолированную камеру 3, снабженную внешним 4 и внутренним 5 экранами и тепловым мостом 6 и разделенную горизонтальной перегородкой 7 с дренажными отверстиями на два отсека. Один из отсеков предназначен для охлаждаемого образца 8 и образован в верхней части камеры 3 между ее стенками и перегородкой 7. Участок теплового моста 6, расположенный над перегородкой 7, предназначен для крепления образца 8 и датчика 9 температуры, например термопары. Камера 3 имеет нагреватель 10, выполненный плоским, который закреплен на тепловом мосту 6 под перегородкой 7. Камера 3 сообщена с сосудом Дыоара 1 переливной трубкой 11, верхний конечный участок которой имеет контакт с нагревателем 10. На другом конце перливной трубки 11 укреплен нагреватель 2 сосуда Дьюара 1. Устройство содержит блок 12 регулирования температуры, к которому через трубку 13 подсоединены нагреватели 2 и 10 и датчик 9 температуры. Теплоизолированная камера 3 крепится в сосуде Дыоара 1 на трубе 13 через уплотни

0

5

0

5

40

45

50

55

тельный узел 14 на верхней крышке. Нагреватель 2 изолирован со стороны хладагента.

Криостат работает следующим образом.

После установки образца 8 в измерительный отсек теплоизолированную камеру 3 помещают в сосуд Дыоара 1 с хладагентом. В блоке 12 регулирования температуры устанавливают скорость охлаждения, при этом включается нагреватель 2 и через переливную трубку 11 в нижний отсек дозированно поступает парожидкостная фаза хладагента, который, испаряясь в этом отсеке и охлаждая тепловой мост 6, через дренажные отверстия в перегородке 7 поступает в верхний измерительный отсек для образца 8 и по трубе 13 выводится наружу, охлаждая при этом контактное устройство и подводящие провода. При этом температуры1 пара и теплового моста 6 одинаковы, что устраняет температурный градиент по образцу 8.

При достижении необходимой температуры, зафиксированной датчиком 9, например термопарой, блок 12 регулирования температуры работает в следующем режиме, автоматически подключая нагреватель 2 для охлаждения или нагреватель 10 для повышения температуры. Внешний металлический экран 4 необходим для электромагнитной защиты образца 8 от наводок, в то время как внутренние экраны 5 выравнивают температуру объема теплоизолированной камеры, сглаживая и устраняя температурные колебания, недопустимые при измерениях. При необходимости быстрого охлаждения измеряемого образца 8 теплоизолированная камера 3, благодаря узлу 14, имеет возможность вертикального перемещения и может соприкасаться тепловым мостом 6 с уровнем

Наличие внутренних тепловых экранов в двух отсеках камеры обеспечивает выравнивание температуры.

Возможности вертикального перемещения теплоизолированной камеры в сосуде Дьюара обеспечивает пре необходимости форсированного охлаждения контакт теплового моста с хладаген- ется, прекращая подачу парожидкостнойJQ том (криогенной жидкостью) и отсут- фазы хладагента в нижний отсек тепло- ствие его при других режимах работы обменника, и включается нагревательи более высоких температурах.

хладагента, что совместно с нагревателем 2, подающим парожидкостную фазу хладагента в нижний отсек камеры 3, форсировано понижает температуру образца 8 до температуры хладагента. Повышение температуры осуществляется через блок 12 регулирования температуры, при этом нагреватель 2 выключа

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано при исследовании электрических параметров полупроводниковых приборов. Целью изобретения является повышение точности измерений и снижение расхода хладагента. Образец и датчик температуры укрепляют на участке теплового моста 6, расположенном в верхнем отсеке теплоизолированной камеры 3 под перегородкой 7. Через переливную трубку 11 в нижний отсек камеры 3 поступает парожидкостная фаза хладагента, охлаждающая тепловой мост 6 и поступающая через дренажные отверстия в перегородке 7 в верхний отсек, откуда по трубе 13 пары выводятся наружу. Внешний экран 4 камеры 3 обеспечивает электромагнитную защиту образца, а внутренние экраны 5 выравнивают температуру объема камеры 3. Возможность подвода хладагента в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон без резких температурных перепадов. 2 ил.

10, который обеспечивает с одной стороны теплоприток по тепловому мосту 6 к образцу 8, а с другой - повышая температуру газа в этом отсеке, а следовательно, и внутренних тепловых экранов 5, что стабилизирует температуру верхнего измерительного отсека для образца 8 и устраняет градиент температуры на измеряемом образце 8.

Конструкция данного криостата обеспечивает более высокую производительность и точность измерений при одновременном уменьшении расхода хлад- 25 агента. Благодаря наличию в камере двух раздельных отсеков, изготовленных из материала с плохой электро- и тепловой проводимостью, но имеющих внешние и внутренние металлические экраны (медные), обеспечивается электромагнитное экранирование и малая тепловая инерционность, наличие между отсеками перегородки с дренажными отверстиями и теплового моста, а также выполнение нагревателя камеры плоским и соединение последнего с тепловым мостом обеспечивает регулирование температуры измеряемого образца через тепловой мост и пары хладагента, что устраняет градиент температуры по образцу. Возможность подвода хладаген- та в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон без резких температурных перепадов. Теплоизоляция нагревателя переливной трубки от внешней криогенной жидкости позволяет подавать хладагент, находящийся

Криостат для исследования образца, содержащий сосуд Дьюара с нагревателем и теплоизолированную камеру с отсеком для охлаждаемого образца,

30 нагревателем с датчиком температуры, переливную трубу, блок регулирования температуры, соединенный с нагревателями и датчиком температуры, отличающийся тем, что, с це35 лью повышения точности измерений и снижения расхода хладагента, теплоизолированная камера снабжена внешним и внутренним экранами и тепловым мостом и разделена горизонтальной пе40 регородкой, при этом отсек для охлаждаемого образца образован в верхней части камеры между ее стенками и перегородкой, а участок теплового моста, расположенный перегородкой,

45 предназначен для крепления образца и датчика температуры, причем нагреватель камеры выполнен плоским, ча- креплен на тепловом мосту под перегородкой и имеет контакт с конечным непосредственно в трубе в виде паро- §0 участком переливной трубки, а нагре- жидкостной фазы, в нижний отсек каме- ватель сосуда Дьюара укреплен на дру- ры.вгом конце переливной трубки.

Конструкция криостата совместно с блоком регулирования температуры поэволяет ступенчатое охлаждение или ступенчатый нагрев со стабилизацией температуры на заданном уровне необходимое время: либо производить непрерывный нагрев или охлаждение с

регулируемой скоростью, причем как нагрев, так и охлаждение можно проводить с любого уровня температур.

Формула изобретения

Криостат для исследования образца, содержащий сосуд Дьюара с нагревателем и теплоизолированную камеру с отсеком для охлаждаемого образца,

нагревателем с датчиком температуры, переливную трубу, блок регулирования температуры, соединенный с нагревателями и датчиком температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и снижения расхода хладагента, теплоизолированная камера снабжена внешним и внутренним экранами и тепловым мостом и разделена горизонтальной перегородкой, при этом отсек для охлаждаемого образца образован в верхней части камеры между ее стенками и перегородкой, а участок теплового моста, расположенный перегородкой,

предназначен для крепления образца и датчика температуры, причем нагреватель камеры выполнен плоским, ча- креплен на тепловом мосту под перегоСосташ тель П.Пабалина Редактор А.Козориз Техред Л.СердгоковаКорректор О. Кравцова

Заказ 550

Тираж 447

ВИНИЛИ Государственного комитета i изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

фиг. I

Подписное