КРИОСТАТ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ЯДЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G01T1/24 

Настояш,ее изобретение относится к технике длительного хранения детекторов ядерного излучения при низкой температуре.

Для уменьшения шума детекторов ядерного излучения и улучшения их разрешения часто применяется охлаждение их до низких температур. Особое место среди этих детекторов занимают германиево-литиевые гамма-детекторы, которые могут сохранять свои параметры и работать лишь при очеиь низких температуpax и при поддержании высокой чистоты поверхностей детектора.

Известны криостаты для полупроводниковых детекторов с поглотителем (сорбентом) и экранированным хладонроводом, опускаемым в сосуд Дьюара, заполненный жидким азотом или другим хладагентом. В известных конструкциях криостатов оттренированный сорбент заключается в отпаянную стеклянную ампулу, которая вводится в охлаждаемый хвостовик камеры и разрушается с помощью сильфонного устройства после установки детектора в камеру и откачки камеры на высокий вакуум.

В известных криостатах неэффективно используется поглотительная способность сорбента, так как сорбент засыпается толстыми слоями, не обеспечиваюшими необходимый прогрев (или охлаждение) и откачку объема засыпанного сорбента. В этих криостатах для уплотнения деталей на вакуум часто применяется резина и другие сильно отгаживающиеся материалы, которые ограничивают возможности получепия высокого вакуума.

Кроме того, в известных конструкциях не удается надежно зафиксировать положение детектора в камере лучше, чем с ошибкой ± ±2-3 мм, вследствие температурной поводки хладопровода.

В таких криостатах ухудшен тепловой контакт сорбепта с охладителем из-за наличия теплоизолирующей, стеклянной стенки (что не могло не снизить ноглотительную снособность сорбента и Т1реде.льно достижи гый вакуум), резко уменьшена также скорость установления высокого вакуума в камере ввиду снижения скорости откачки, которая в этом случае может осуществляться только через узкие щели между осколками ампулы. Кроме того, при разрушении амнулы частично разрушаются и зерна сорбента, что ведет к образованию в камере сорбентной пыли, ухудшающей предельный вакуум, и ампулирование сорбента рассчитано лишь на однократное его использование и связано с заменой сорбента при каждом вскрытии камеры для доводки детектора.

детектора, многократной перестановки детектора без замены сорбента при сохранении его сорбционной способности и достижение надежности фиксации рабочего ноложения детектора в камере.

Предлагаемая конструкция криостата для детекторов ядерного излучения, включающая в себя вакуумную оболочку с хладопроводом и сорбентом, отличается от известных тем, что с целью сохранения поглотительной способности сорбента и длительного поддержания высокого вакуума она содержит отсекающее устройство, позволяющее осуществлять вакуумное отделение сорбента от детекторной части криостата, причем хладопровод снабжен резьбовым приводом и соединен с вакуумной оболочкой с номощью сильфона, а между хладопроводом и вакуумной оболочкой установлен центрирующий тепловой мост в виде двух скрепленных между собой ступенчатых тонкостенных цилиндров с прорезями для откачки.

На чертеже изображена схема устройства.

Криостат содержит блок германиевого детектора 1, укрепленный лод тонкостенной крыщкой 2 корпуса камеры 3 криостата на державке 4. Державка выполняет функции запирающего элемента и плотно прижимает к хладопроводу 5 тепловой мост 6, центрирующий верхнюю часть хладопровода относительно тонкостенной экранирующей трубки 7. Охлаледаемый конец хладонровода 5 вакуумно-плотно соединен с трубкой 7 через сильфон 8, обеспечивающий перемещение хладопровода вдоль своей оси с помощью приводного винта 9, подвилшо закрепленного ъ опорном стакане 10, имеющем отверстия для доступа хладагента к хладонроводу. Приводной винт 9 служит одновременно для центровки охлаждаемого конца хладопровода 5. В нижней части экранирующей трубки 7 расположена сетчатая оправка 11. В просвет между этой оправкой // и трубкой 7 засыпается сорбент, имеющий тепловой контакт с трубкой 7, омываемой снаружи жидким хладагентом. Через сетку сорбент сообщается с объемом криостата. К корпусу камеры 3 вакуумно присоединены вентиль 12 с металлическим уплотнением и электрический ввод 13. Детекторная часть камеры 3 может быть вакуумно разобщена с объемом трубки 7 с помощью отсекающего устройства путем вращения приводного винта Я прижимающего 4 к уплотнительному кольцу 14. Теплоотводящая часть криостата сделана так, что она может быть вставлена в горловину стандартного сосуда Дьюара, заполненного хладагентом.

Перед использованием криостат при открытом отсекающем устройстве ставится на вакуумную откачку (с прогревом) через вентиль 12, и производится тренировка сорбента.

После остывания камеры до комнатной темнературы отсекающее устройство перекрывается, откачка прекращается. Через вентиль 12 в детекторную часть камеры напускается воздух и снимается крышка 2 камеры. Подготовленный детектор устанавливается на державку 4, прои-зводится электрическое соединение его с вводом 13, и крышка 2 за)рывается. Воздух из детекторной части откачивается до высокого вакуума, открывается отсекающее устройство, закрывается вентиль 12. Теплоотводящая часть криостата опускается в сосуд Дьюара с жидким xлaдaгeнтo r. Жидкий хладагент омывает нижнюю часть хладопровода 5 и трубки 7 и постепенно отбирает тепло от детектора / и от сорбента. Сорбент при охлалчдепии начинает поглощадь отстатки газа во всем объеме криостата и таким образом поддерживает в криостате высокий вакуум. После установления теплового равновесия в криостате на детектор подается нанрял ение. На этом завершается подготовка детектора к регистрации ядерных частиц и к длительному его хранению.

В процессе эксплуатации в сосуд Дьюара

иериодически дозаливается хладагент. При необходимости доводки параметров детектора с него сни.мается напряжение, криостат отогревается до комнатной температуры, после чего закрывается отсекающее устройство, и камера

вскрывается. Детектор снимается для доводки, а затем вновь устанавливается в криостат в ранее описанном порядке.

Предмет изобретения

Криостат для детекторов ядерного излучения, включающий в себя вакуумную оболочку с хладопроводо.м и сорбентом, отличающийся тем, что, с целью сохранения поглотительной

снособности сорбента и длительного поддерл-сания высокого вакуума, он содерлсит отсекающее устройство, позволяющее осуществлять вакуумное отделение сорбента от детекторной части криостата, причем хладопровод снабжен резьбовым приводом и соединен с вакуу.мной оболочкой с номощью сильфона, а между хладопроводом и вакуумной оболочкой установлен центрирующий тепловой мост в виде двух скрепленных между собой ступенчатых

тонкостенных цилиндров с прорезями для откачки.