Терморегулируемый криостат для исследования объектов Советский патент 1992 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к криогенной технике и г редназначено для охлаждения объектов в процессе их исследования при низких температурах.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих температур и снижение расхода криоагента.

На чертеже изображен криостат, разрез.

Терморегулируемый криостат содержит теплоизолированный корпус 1, в вауумиро- ванной полости 2 которого установлены две сообгденные одна с другой камеры 3 и 4 для жидкого криоагента. установленный в одной из камер, а именно, в камере 4, хладо- провод 5 с держателем для размещения объекта 6 и приспособление для поддержания уровни криоагента в камере 4 с хладо- проводом 5. Хладопроводом 5 служит стенка камеры 4.

Приспособление для поддержания уровня криоагента в камере 4 содержит трубку 7, изогнутую с образованием колена, один конец 8 которой расположен в первой камере 4 у ее дна 9, а другой конец 10 - во вто рой камере 3 ниже уровня колена, Приспособление для поддержания уровня криоагента в камере 4 содержит также трубку 11 ДЛИ отвода паров криоагента из первой камеры 4, 1меющую участок 12, расположенный во второй камере 3 ниже предполагаемого уровня 13 в ней криоагента. Приспособление для поддержания уровня криоагента в камере 4 содержит также регулирующий клапан 14, установленный на трубке 11, и манометр 15, Корпус 1 скреплен с камерой 3 горловиной 16, а со съемной крышкой 17 соединен с.образованием полости 2, сообщенной через фланец 18 с системой вакуумной откачки.

На хладопроводе 5 размещены также датчик 19 температуры и нагреватель 20. электрически соединенные с блоком регулирования температуры.

Терморегулируемый криостат для исследования объектов работает следую111им образом.

При закрытом клапане 14 и снятой крышке 17 объект 6 устанйвлиоают на держатель хладопродода 5. Крышку 17 закрывают и герметизируют на корпусе 1, включают откачку полости 2 (через фланец 18). После достижения в полости 2 требуемого вакуума через горловину 16 в камере 3 зали5 вают криоагент, приоткрывая клапан 14 на- столъко, чтобы контролируемое по манометру 15 давление паров криоагента соотт ветствовало уровню жидкого криоагента в . камере 4, при котором обеспечивается тре0 буемая скорость охлаждения объекта, контролируемая с помощью датчика 19 температуры. После достижения,заданной температуры на нагреватель 20 подают электропитание и с помощью блока регулирования

5 по сигналу датчика 19 поддерживают заданную температуру объекта 6, установив с помощью регулирующего клапана 14 по манометру 15 уровень криоагента в камере 4, соотоетствующий минимальной мощности

0 нагревателя 20, а следовательно, и минимальному расходу криоагента.

После завершения обследования объек- та 6 закрывают клапан 14 npv( атом за счёт повышения давления паров криоагента в 5 трубке 11 и камере 4 весь жидкий криоагент из камеры 4 вытесняется в камеру 3 через трубку 7, в колене которой образуется паровая пробка, препятствующая проникнове- нию жидкого криоагента в камеру 4 из

0 камеры 3, С помощью блок-а регулирования на нагреватель 20 подают требуемое для отогревания объекта 6 и хладопровода 5 электропитание. После нагревания хладопровода 5 до заданной температуры отклю5 чают откачку полости 2, заполняют ее газом, снимают крышку 17 и извлекают объект 6 из полости 2.

Использование изобретения позволяет расширить рабочий диапазон регулирова0 ния температур объекта и снизить расход криоагента.

Наиболее низкие температуры объекта, близкие к температуре используемого крио- агеита, поддерживаются за счет снижения

45 до минимума теплового сопротивления между объектом и жидким криоагентом, до- стигпемого иепосредстоенным (без паровой прослойки) и полным смыванием хладопровода, выполненного в пиде стенки,

ВО что обеспечивается при полностью открытомпаро(з

дом

г о

та. с

РУ увел

ДУ гае

ofv

:лапане беспрепятственным отводом криоагента из камеры с хладопрово- трубке, теплоприток по которой в эту камеЬу полностью перехватывается на учй- стке, омываемом криоагентом в другой ка- мере.

Наиболее высокие температуры объек- щественно превышающие температу- кЬиоагента, поддерживаются за счет тения теплового сопротивлений меж- ектом и жидким криоагентом. дости- ого понижением уровня жидкого крио згента в камере с хладопроводом и уве- личешем паровой прослойки между жидкриоагентом и хладопроводом - :ой вплоть-до полного вытеснения па- жидкого криоагента из камеры с хла- допгюводом с образованием паровой ки в колене трубки, сообщающей меж- собой обе камеры, что обеспечивается

шением давления паров в камере с хладопроводом при закрывании клапана на е для отвода паров, выполнение трубки 7. соединяющей ка- , не только выходящей у дна камеры 4. кроме того изогнутой с образованием колена и расположение конца этой тру.бки в камере 3 ниже уровня колена позволяют сократить до минимума тепловой контакт

КИМ

стен

paMi допг проб

ДУ повь

ДОПр

труб

мери но

хладопровода с криозгентом при любых взаимных положениях.

Все это обеспечивает расшире ие диапазона рабочих температур и снижение расхода термоагента.

Формула изобретения Терморегулируемый криостзт для исследования объектбз. содержащий теплоизолированный корпус, дое сообщенные одна с другой камеры для жидкого криоагента, установленный а одной из камер хладо- провод с держателем для размещения объекта и приспособление длй поддержания уровня криоагента в камере с хладопро,- водом, отличаю щи и с я тем, что. с целью расширения диапазона рабочих температур и снижения расхода криоагента. хладопроводом служит торцовая стенка первой камеры, а приспособление для поддержания уровня криоагента содержит трубку, изогнутую с образованием колена, один конец которой расположен в первой камере у ее дна. а другой конец - во второй камере ниже уровня колена, трубку для отвода паров крио- агента из первой камеры, имеющую участок, расположенный во второй камере ниже предполагаемого уровня криоагента в ней. и регулирующий клапан, установленный на этой трубке.

Изобретение относитсй к криогенной технике и предназначено для охлаждения объектов в процессе их исследования при низких температурах. Целью изобретения является расширение диапазона рабочих температур и снижейие расхода криоаген- та. Образец 6 устанавливают на хладопро- воде 5 с держателем. Хладопроводом 5 служит торцовая стенка камеры 4. В камеру 3. сообщенную с камерой 4, заливают криоагент. приоткрывая клапан 14 и устанавливая уровень жидкого криоагента в ка