НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПРИСТАВКА К РЕНТГЕНОВСКОМУГОНИОМЕТРУ Советский патент 1968 года по МПК F25D3/10 G01N23/02 

Известные низкотемпературные приставки к гониометру используют поток паров азота для охлаждения образца. Они состоят из наполняемого жидким азотом сосуда-испарителя с змеевиком, имеющим теплоизолирующее покрытие и соединенным с охлаждающим приспособлением, выполненным из стакана с нагревателем и теплоизолирующего вкладыша с нагревате.тем, вмонтированным в каналах вкладыша.

Описываемая приставка позволяет повысить стабильность температуры, ликвидировать обмерзание деталей прибора и улучшить регулирование температурного режима. Особенность приставки заключается в том, что охлаждающее приспособление выполнено со вторым .внешнил концентрическим цилиндрол, смонтированным на внутренней его стороне, нагревателем трубок, соединяющих цилиндры так, что ПОТОК газа, охлаждающего образец, образует два концентрических слоя, движущихся в противоположных направлениях. Причем внутренний цилиндр, имеющий низкою температуру, отделен от наружного теплоизолирующим вкладышем.

Конструкция приставки обеспечивает установку температуры образца в интервале +20 --180° С со стабильностью порядка 0,1° С.

Расход жидкого азота составляет от 0,5- 1 л/час.

На фиг. 1 и 2 схематически изображена предлагаемая низкотемпературная приставка в разрезе; на фиг. 3 - сосуд-испаритель .в разрезе.

Низкотемпературная приставка к рентгеновскому гониометру состоит из охлаждающего устройства и сосуда-испарителя. Все детали охлаждаюи1.его устройства смонтированы в цилиндрическом дюралевом корпусе 1, отличающемся от экрана, выделяющего слоевую линию в серийно.м приборе РГНС, тем, что прорезь для прохода рентгеновских лучей выполнена шириной 25 мм и вместо продольных вырезов имеется удлиненное отверстие для прохода коллиматора 2, несколько укороченного по сравнению с коллиматором серийного прибора. С внутренней стороны корпуса укреплена П-образная ловушка 3 пучка. Для предотвращения обмерзания па корпусе смонтирован нагреватель 4. Внутрь корпуса вставляется латунный экран 5, который может свободно перемещаться относптельно корпуса, обеспечивая выделение слоевых линий с углами раствора конусов от 90 до 60°.

вкладыша 8. На внутреннем дюралевом стакане смонтирован нагреватель 9. В пенопластовом вкладыше имеется канал W, по которому подается холодный газ, и канал 11, в который .вводится батарея из трех соединенных последовательно медно-константановых термопар 12. Канал // разветвляется на пять каналов. В центральном канале 13 помешаются проводники термопар, выход из него для газа закрыт. Четыре других канала служат для прохода охлажденного газа. В них помеш;еп малоинерционный нагреватель 14 - спираль из нихромовой проволоки, выводы 15 которого уложены в пазу пенопластового вкладыша. Между пенопластовым вкладышем и внутренним дюралевым стаканом, а также между внутренним и наружным дюралевыми стаканами имеются зазоры размером около 2 .чм.

В кольцевую выемку пенопластового вкладыша вклеена трубка 16 из иолиметилентстерефталата диаметром 8 мм. Такая же трубка 17 диаметром 12 мм укреплена на кольцевом выступе внутреннего дюралевого стакана. Другой конец трубки вклеен в пенопластовое кольцо }8, плотно вставленное в корпус охлаждаюш,его устройства. Наружная трубка 19 диаметром 16 мм, укрепленная на кольцевом выступе наружного дюралевого стакана, входит в кольцевую выемку пенопластового кольца с зазором около 1-2 мм.

Для работы с приставкой используется гониометрическая головка типа 26 с несколько укороченным нижним сектором 20, па верхнем секторе которой укреилена непоиластовая накладка 21 и стеклянный стерженек 22, на который наклеивается образец 23.

Испаритель 24 емкостью 1 л изготовлен из нержавеюп,ей стали, снабжен иенопластовой теплоизоляцией 25, полшщен в алюминиевый кожух 26 и плотно закрыт пенопластовой крышкой 27. В сосуде-испарителе помещается нагреватель 28 и змеевик ,25 из красной меди. В крышке 27 укреплена запаянная с одного конца стеклянная трубка 30, внутри которой перемещается стержень 31 указателя уровня жидкого азота.

Вывод змеевика - медная трубка 32 с наружным диаметром 5 мм вставляется в канал 10 пенопластового вкладыша. Пенопластовые накладки 33, предназначенные для теплоизоляции трубки 32, сделаны съемными для возможности установки и съема кассеты без нарушения системы охлаждения. Выводы нагревателей 9 и 14 уложены вдоль трубки 32. Через отверстие пенопластовой крышки в сосуд-испаритель введена нолихлорвипиловая трубка 34, по которой сосуд-испаритель наполняется жидким азотом. Кронштейн 35 крепится на верхнем основании гониометра.

Холодный газ, образующийся в сосуде-испарителе при испарении жидкого азота за счет естественного притока тепла и в результате работы нагревателя 28, охлаждается в змеевике до температуры, близкой к температуре

жидкого азота, подогревается нагревателем 14, обдувает образец и трубку 16, подогревается до ко.мнатной температуры нагревателем, смонтированным на внутреннем дюраленом стакане, обдувает трубку 17 и выходит через зазор между наружной трубкой и пенопластовым кольцом. Благодаря тому, что влажный атмосферный воздух не имеет доступа к охлажденным трубкам, обмерзание системы трубок и образца исключается.

Если температура тазового потока, а следовательно и, температура образца становятся ниже заданной температуры, то терморегулятор электронного потенциометра, .к которому

подключены выводы батареи термопар 12, переключает нагреватель 14 на более высокое папряжение. При последующем повышении температуры терморегулятор переключает нагреватель па более низкое на пряжение. Благодаря малой инерционности системы регулирования температуры температура образца стабилизируется с точностью иорядка 0,1°С. Режим подогрева газа необходимо подбирагь таким, чтобы при более низком напряжении

на нагревателе 14 температура образца устанавливалась несколько ниже заданной.

Благодаря тому, что любая температура в интервале плюс 20 .минус 180° С может быть установлена при большой скорости газового

потока, а температурные градиенты вблизи образца уменьшаются с увеличением скорости газового потока, то вне зависимости от того, какая температура устанавливается, температурные градиенты вблизи образца могут быть

сведены к минимуму.

Так как гониометрическая головка отделена слоем пеноцласта от потока холодного газа, то возможность деюстировки образца из-за неравномерного охлаждения ее деталей исключается.

Емкость сосуда-испарителя обеспечивает непрерывную работу на заданном температурном режиме .в течение 1-2 час. Пополняется сосуд-испаритель жидким азотом через пенопластовую воронку с проходным отверстием диаметром около 1,5 мм. Температурный режим образца при этом не нарушается.

Поглощение излучения СиКа в трубках, направляющих газовый поток при толщине их

стенок порядка 30,и, составляло не более . Новизна предлагаемой низкотем пературной приставки заключается в наличии устройства, направляющего газовый поток и обеспечивающего его .подогрев на выходе, что позволяет

уменьшить температурные градиенты вблизи образца и исиользовать хладагент не только для охлаждения образца, но и для предотвращения обмерзания, так как поток подогретого газа пе допускает влажный атмосферный .воздух к охлажденным деталям прибора и к образцу.

дится снимать, нарушая при этом температурный режим образца, или применять разрезную кассету, или изменять конструкцию привода серийного прибора. В гфедлагаемой приставке для подачи паров азота в охлаждающее приспособление применена изолированная пенопластом медная трубка, являющаяся продолжением погруженного в жидкий азот змеевика и свободно проходящая в прорезь кассеты, благодаря чему можно снимать и устанавливать кассету серийного прибора РГНС, не нарушая температурного режима образца. Для установки или снятия кассеты с трубки па короткое время снимаются теплоизоляционные накладки. При этом температурный режим образца практически не нарушается, так как подогрев медной трубки вызывает увеличение скорости испарения жидкого азота в сосуде-испарителе, что почти полностью компенсирует дополнительный подогрев его паров.

В известных низкотемпературных приставках при изменении уровня хладагента в сосуде-испарителе изменяется температура образца и поэтому или она стабилизируется с невысокой точностью, или применяются специальные устройства для поддержания постоянного уровня жидкого азота. В предлагаемой низкотемпературной приставке применена малоинерционная система регулирования температуры, позволяющая поддерживать температуру образца с постоянной стабильностью порядка 0,1°С при изменении уровня хладагента в сосуде-испарителе. Температура измеряется и регулируется при помощи серий7 Ш ;/7 6- 5 5 У П 23 22 21

ного электронного потенциометра с терморегулятором.

Описываемая низкотемпературная приставка имеет меньщие габариты и вес, более нростую конструкцию, долговечна и удобна в эксплуатации. Для ее применения не требуется вносить каких-либо изменений в конструкцию серийного -прибора, РГНС заменяется лишь коллиматор и гониометрическая головка.

При небольшом изменении конструкции корпуса охлаждающего приспособления и экрана слоевой линии приставка может быть использована и для работы с .прибором РГНС-2.

Предмет и з о б р е т е н и я

Низкотемпературная нриставка к рентгеновскому гониометру, состоящая из заполняемого жидким азотом сосуда-испарителя с змеевиком, имеющим теплоизолированное покрытие и соединенным с охлаждающим приспособлением, состоящим из стакана с нагревателем и теплоизолирующего вкладыша с нагревателем, вмонтированным в каналах вкладыша, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения обмерзания образца и повышения теплоизоляции, охлаждающее приспособление выполнено с вторым внешним концентрическим цилиндром, смонтированным на внутренней его стороне, нагревателем трубок, соединяющих цилиндры так, что поток газа, охлаждающего образец, образует два концентрических слоя, движущихся в противоположных направлениях, причем внутренний цилиндр, имеющий низкую температуру, отделен от наружного теплоизолирующим вкладышем.

2

28 -7

241 21

Фи г

27

(риг J