КРИОСТАТ ДЛЯ ВАКУУМИРОВАНКОГО СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО РЕЗОНАТОРА Советский патент 1973 года по МПК H03H3/00 

I

Изобретение относится к металлическим Криостатам, предназначенным для охлаждения объемных сверхпроводящих СВЧ-резонаторов.

В основном авт. св. N° 283439 описан криосгат для сверхпроводяпдего резонатора, в котором резонатор является конструктивной частью гелиевой ванны. Гелиевая ванна выполнена в виде сосуда, дном которого является сверхпроводящий резонатор, размещенный в,нутр;и ва«ны и вакуумноплотно соединенный с ней, например, с помощью индиевого уплотнения.

Полость резонатора соединена с вакуумной полостью криостата, а снаружи резонатор омывается жидким гелием. Такая конструкция обеспечивает наиболее эффективное охлаждение сверхпроводящего резонатора и Максимальную добротность его при температурах 1,2-1,6° К. Резонатор, непосредственно омываемый гелием, позволяет получить высокую кратковременную стабильность частоты и чрезвычайно низкий уровень шумов СВЧгенераторов.

Недостаток известного криостата состоит в том, что при изменении давления в гелиевой ванне изменяется собственная частота резонатора, что связано с некоторым изменением его температуры и давления на его стенхи.

Целью изобретения является повышение стабильности собственной частоты сверхпроводящего резонатора в условиях изменяющегося атмосферного давления н обеспечение эффективного охлаждения резонатора.

Для достижения поставленной цели резонатор отделяют от жидкого гелия вакуумноплотно соединенной с ним оболочкой,а полость .между резо}1атором и оболочкой заполняют при комнатной температуре газообразным гелием и герметизируют.

На чертеже показан предложе 1ный криостат.

Криостат содержит гелиевую ванну 1, дном которой является свер.чпроводящий резонатор 2, окруженный медной оболочкой 3, отделяющей его от жидкого гелия. Оболочка 3 вакуумноплотно соединена (например, сварена или спаяна) с резонатором. Таким образом, изменение давления в гелиевой ванне воспринимается оболочкой 3 и не передается на стенки резонатора.

Для повышения эффективности охлаждения резонатора полость 4 между оболочкой 3 и резонатором 2 заполняется комнатной температуре теплообменным газом - гелием до атмосферного давления, после чего полость герметизируется (запаивается штенгель 5). Хотя при заполнении ванны / жидким гелием давление газа в полости 4 снижается, согласно закону Шарля, до 10-15 мм. рт. ст., однако теплопроводность пр:и таких давлениях остается максимальной и пе зависит от велпчины давления. Для ускорения охлаждения резонатора при таких давлениях теплообменного газа зазор между оболочкой и наруж,ной поверхностью резонатора должен быть мипимальным.

Предложенная конструкция была проверена экспериментально. Величина зазора между медной оболочкой и резонатором составляла примерно 0,5-1 мм. Перед запайкой штенгеля полость 4 была заполнена газообразным гелием до атмосферного давления, после чего крлостат был собран. Установлено, что при изменении давления в гелиевой ванне на 1 мбар собственная частота сверхпроводящего резонатора .изменяется всего на

4-5 гц. Следовательно, при изменении давления в гелиевой ванне стабильность собственной частоты сверхпроводящего резонатора в крлостате предлагае.мой конструкции повысилась более чем на порядок.

Предмет изобретения

Криостат для ваКуумирова«ного сверхпроводящего резонатора по авт. св. № 283439, отличающийся тем, что, с целью повыщения стабильности собственной частоты сверхпроводящего резонатора прл изменении давления в гелиевой ванне и обеспечения его эффективного охлаждения, резонатор отделен от жидкого геляя вакуумноплотно соеди«енной с ним оболочкой, а полость между резонатором и оболочкой заполнена при комиатной температуре газообразным гелием и герметизирована.