Криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов Советский патент 1991 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к вакуумно-крио- генной технике и может быть использовано для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в условиях криогенных температур.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет стабилизации температуры образца.

На чертеже изображен криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов, разрез.

Криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов содержит сосуд 1 Дьюара с укрепленной в его горловине вакуумной камерой 2, установленный в ней объектодержатель, содержащий медный блок 3, закрепленный на трубке 4, приваренной к верхней крышке криостата, и хвостовой элемент 5 в виде полого конуса для контакта с днищем камеры 2 На медном блоке 3 располагают образец 6, электрически изолированный от него с помощью прокладки 7, нагреватель 8 и термометр 9. Экран 10 служит для защиты образца 6 от ИК-излучения. Хвостовой элемент 5 прикреплен к экрану 10. На наружных стенках вакуумной камеры 2 в зоне размещения образца 6 укреплен сверхпроводящий соленоид 11. В полости вакуумной камеры 2 между стенкой и объек- тодержателем установлена цилиндрическая обечайка 12 для ра деления полости камеры 2 на две зоны В центральной части днища камеры 2 выполнен конический элемент 13 с острым углом при вершине для фиксации на нем хвостового элемента 5. При этом внутренняя часть элемента 5 соответствует поверхности конического элемента 13 днища. Диаметр поверхности камеры 2 составляет не более 0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара.

Криостат работает следующим образом.

Образец 6 устанавливают на медном блоке 3 объектодержателя, электрически изолируя его с помощью прокладки 7. Объектодержатель помещают в вакуумную камеру, фиксируя хвостовой элемент 5 на коническом элементе 13 днища камеры 2. После этого вакуумную камеру 2 откачивают форвакуум- ным насосом, охлаждают жидким азотом и опускают в сосуд Дьюара. Охлаждение объектодержателя осуществляется через хвостовой элемент 5. Установку температуры осуществляют с помощью нагревателя 8. Температуру измеряют термометром 9.

Предлагаемый криостат позволяет регулировать температуру по линейному, квадратичному, ступенчатому законам. Минимальная рабочая температура 4,5 К.

Цилиндрическая обечайка 12, установленная между стенкой и объектодержателем,

обеспечивает экранировку образца 6 от колебаний температуры газообразного гелия за счет равновесности ее температуры, обусловленной постоянством температуры

верхней и нижней частей. Колебания температуры газообразного гелия происходят из-за испарения жидкого гелия, попадания воздуха через горловину сосуда Дьюара, протекания тока через подводящие к магниту провода. Конический элемент 13 с острым углом при вершине служит для фиксации в нем хвостового элемента 5, уменьшает влияние вибраций, обусловленных испарением жидкого гелия, на надежность теплового контакта между хвостовым элементом 5 и днищем камеры 2.

При диаметре вакуумной камеры более 0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара кольцевое отверстие между горловиной сосуда Дьюара и вакуумной камерой замерзает, что

0 приводит к резкому повышению давления газообразного гелия и далее к взрыву. При соблюдении отношения диаметра трубы вакуумной камеры к диаметру горловины сосуда Дьюара 0,8 и ниже удается проводить измерения электрофизических свойств полу5

0

проводниковых материалов с высокой точностью в условиях безопасной работы.

В сравнении с известным предлагаемый криостат позволяет повысить точность исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в 2 раза.

Формула изобретения

Криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов, содержащий сосуд Дьюара с укрепленной в его горловине вакуумной камерой, установленный в ней объектодержатель с нагревателем и хвостовым элементом в виде полого конуса для контакта с дни0 щем камеры и укрепленный на наружных стенках вакуумной камеры в зоне размещения образца свехпроводящий соленоид, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при исследовании за счет стабилизации температуры образца, в полос5 ти вакуумной камеры между стенкой и объектодержателем установлена цилиндрическая обечайка для разделения указанной полости на две зоны, а в центральной части днища камеры выполнен конический элемент с острым углом при вершине для фиксации на нем хвостового элемента, при этом внутренняя часть последнего соответствует поверхности конического элемента днища, а диаметр вакуумной камеры составляет не более 0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара.

Изобретение относится к вакуумно- криогенной технике и может быть использовано для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в условиях криогенных температур. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет стабилизации температуры образца. Образец 6 устанавливают в объек- тодержатель, содержащий медный блок 3 и хвостовой элемент 5 в виде полого конуса. Последний фиксируют на коническом элементе 13, выполненном на днище вакуумной камеры 2. Камеру 2 опускают в сосуд 1 Дьюара. Установку температуры осуществляют с помощью нагревателя 8. Цилиндрическая обечайка 12, установленная между стенкой камеры 2 и объектодержателем, обеспечивает экранировку образца 6 от колебаний температуры газообразного гелия за счет постоянства температуры ее верхней и нижней частей. 1 ил. S (Л о оо Р to