Криостат Советский патент 1990 года по МПК F25D3/10 F17C3/00 

1

(21)4375101/31-26

(22)10.02.88

(46) 30.07.90. Г.юл. № 28

(71)Центральное проектно-конструк- торское и технологическое бюро научного приборостроения АН УзССР

(72)Р.П.Селегин (53) 621.59 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 724895, кл. F 25 D 3/10, 1975.

(54) КРИОСТАТ

(57) Изобретение относится к криогенной технике, предназначено для исследования свойств образцов при различных температурах и позволяет расширить диапазон регулирования температуры и повысить скорость ее изменения. Криостат содержит вакуумный корпус, размещённый в нем резервуар с цилиндрическим хвостови- ком и держатель охлаждаемого объекта, на боковой поверхности которого размещен нагреватель. Хвостовик и держатель выполнены в виде телескопических стаканов и снабжены тепловым изолятором, содержащим кольца, установленные коаксиально хвостовику и закрепленные посредством осей к игл. Нижнее кольцо прикреплено к держателю, а верхнее - к резервуару или корпусу. Температуру регулируют вертикальным перемещением хвостовика и подачей напряжения на нагреватель. Тепловой изолятор позволяет исключить испарение хладагента в резервуаре и использовать все тепло от нагревателя на нагревание держателя с исследуемым объектом, 2 з.п, ф-лы, 7 ил.

и

Изобретение относится к криогенной технике, предназначено для исследования свойств образцов при различных температурах и позволяет расширить диапазон регулирования температуры и повысить скорость ее изменения. Криостат содержит вакуумный корпус, размещенный в нем резервуар с цилиндрическим хвостовиком и держатель охлаждаемого объекта, на боковой поверхности которого размещен нагреватель. Хвостовик и держатель выполнены в виде телескопических стаканов и снабжены тепловым изолятором, содержащим кольца, установленные коаксиально хвостовику и закрепленные посредством осей и игл. Нижнее кольцо прикреплено к держателю, а верхнее - к резервуару или корпусу. Температуру регулируют вертикальным перемещением хвостовика и подачей напряжения на нагреватель. Тепловой изолятор позволяет исключить испарение хладагента в резервуаре и использовать все тепло от нагревателя на нагревание держателя с исследуемым объектом. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к криогенной технике и предназначено для исследования свойств образцов при различных температурах, в частности для исследования образцов оптическими и электрическими методами, например при измерении фотоэлектрических характеристик полупроводников,

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования температуры и повышение скорости ее изменения.

На фиг.1 представлен криостат, общий вид; на фиг.2 - криостат с креплением теплового изолятора к корпусу криостата, вариант выполнения; на фиг.З - кольцо с иглами и

отверстиями; фиг.4 - хвостовик резервуара с подпружиненными кольцами; фиг,5 - узел I на фиг.4; фиг.6 - узел II на фиг.4; фиг.7 - узел Ш на фиг.2 f

Криостат содержит вакуумный кар- пус 1, размещенные в нем резервуар 2 с цилиндрическим хвостовиком 3 и держатель 4 охлаждаемого объекта. На боковой поверхности держателя 4 размещен нагреватель 5. Цилиндрический хвостовик 3 и держатель 4 выполнены в виде телескопических стаканов и снабжены тепловым изолятором в виде колец 6, установленных коаксиально хвостовику 3 и закреп00

tW

ленных посредством осей 7 и игл 8. Хвостовик 3 и держатель 4 выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из бескислородной меди. Хвостовик 3 имеет возможность перемещаться внутрь держателя 4 посредством стержня 9, причем между дном резервуара 2 и хвостовиком 3 размещено вакуумное уплотнение, позволяющее осу ществлять поступательное и вращательное движение хвостовику 3, Нагреватель 5 выполнен, например, из танталовой фольги 10 навитой спирально, с электроизоляцией-1 1 из слюды.

В верхней торцовой части хвостовика 3 имеются отверстия для заполнения его хладагентом из резервуара 2. Кольца 6, иглы 8 и оси 7 выполнены из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например из нержавеющей стали. Оси 7 выполнены, например, из провода,, троса или цепочки, проходят через отверстия в кольцах б с зазором и стянуты посредством болтов 12. Хепловой изолятор прикреплен посредством нижнего кольца 6 к держателю 4 и верхнего кольца - к резервуару 2.

Во втором примере конкретного выполнения устройства (фиг.2) хвостовик 3 жестко соединен с резервуаром 2, который выполнен с возможностью поступательного перемещения хвостовика 3 внутрь держателя 4, для чего вакуумное уплотнение установлено в крышке корпуса 1 и стержень 9 к резервуару 2. В этом случае верхнее кольцо 6 соединено не с резервуаром 2, ас корпусом 1 посредством осей 7, шарнирно закрепленных на корпусе 1 в углах равностороннего треугольника и упирающихся в пятку 13, проекция центра которой совпадает с центром равностороннего треугольника, Держатель 4 имеет датчик 14 температуры. Для повышения теплового контакта внешняя стенка хвостовика 3 снабжена подпружиненными конусообразными кольцами или спиралью

15,подпружиненных с помощью пружины

16,величина сжатия которой регулируется гайкой 17 (фиг.4), или хвосто вик 3 и держатель 4 соединен посредством: винтовой резьбы 18 (фиг.7). с гарантированным зазором между резь-бой хвостовика и резьбой держателя.

0

5

0

5

0

5

40

,-г

45

50

Криостат работает следующим образом.

В резервуар 2 заливается хладагент, высота нижнего уровня которого в держателе 4 определяется положением дна хвостовика 3. В случае, когда хвостовик 3 помещен в держатель 4, температуру регулируют вертикальным перемещением хвостовика 3 с помощью стержня 9 при подаче на нагреватель 5 стабилизированного постоянного напряжения (тока), в том числе и напряжения (тока), равного нулю. Возможно также регулировать температуру при фиксированном положении хвостовика 3 как в держателе 4„ так и вне его, меняя напряжение, подаваемое на нагреватель 5. Регулирование температуры в режиме ее возрастания возможно проводить, например, следующим образом. Устанавливают минимальную заданную температуру посредством установки хвостовика 3 на соответствующую высоту и подачей необходимого напряжения (тока) на нагреватель 5, затем вынимают хвостовик 3 из держателя 4 с наибольшей возможной скоростью для данного устройства и одновременно начинают регулировать температуру с помощью нагревателя 5. Регулирование температуры в режиме ее убывания возможно Проводить, например, следующим образом. Устанавливают хвостовик 3 в необходимое положение относительно держателя 4 и с помощью нагревателя 5 устанавливают верхнюю заданную температуру, затем опускают хвостовик 3 на дно держателя 4 и, уменьшая напряжение (ток) на нагревателе 5, понижают температуру. За счет того, что тепловой изолятор выполнен из материала с низким коэффициентом теплопроводности и за счет малой площади контакта между иглами 8 и кольцами 6, теппо от нагревателя 5 в основном идет на нагревание держателя 4 с исследуемым объектом и не тратится на испарение хладагента в резервуаре 2, что увеличивает скорость изменения температуры.

Таким образом, использование изобретения позволяет регулировать температуру в широком диапазоне как с помощью нагревателя, так и с помощью перемещения хладагента, стабильно поддерживать промежуточные температуры во всем температурном диапазоне, а также достигать температуру исследуемого объекта, более близкую к температуре кипения хладагента, за счет большой поверхности теплового контакта телескопических стаканов.

Формула изобретения

Фаг 1

19716

пических стаканов и снабжены тепловым изолятором, выполненным в виде колец, установленных коаксиально хвостовику и закрепленных посредством осей и нгл, при этом нижнее кольцо прикреплено к держателю, а верхнее - к резервуару или корпусу. 2. Криостат по п.1, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения теплового контакта, внешняя стенка хвостовика снабжена подпружиненными конусообразными кольцами или спиралью.

Фиг. 2

Фиг. 5

Фиг. tf

Фиг. 6

Фиг 7