Устройство для исследования твердых тел на свч при температурах ниже 1 к Советский патент 1974 года по МПК G01N25/58 

Изоорегение огносигся к гех- I Нике исследовании твердых тел на СВЧ при сверхнизких гемпературах (ниже ).

При исследованиях на UB4,когда необходимы специальные усгройсгва для передачи высокочастотной мощности, которые одновременно яаляюгся теплопроводниками, теплоизоляция на сверхнизких температурах становится особенно сложной.

Лля решения проблемы теплоизоляции при сохранении полого волновода в предлагаемом устройстве вводирся изгиб оси волновода, расположенный в жидком гелии ,5K). Это ослабляет прямое . проникновение излучения в сверх- ; низкотемпературную камеру и сни- , жает собственное излучение.

В варианте предлагаемого устройства Si-образный изгиб имеет радиус кривизны Зи мм. В волноводе размещен экран из фторопласта толщиной 1 мм. Поскольку основная энергия излучения при T«3QQ° К лелоат в интервале длин волн Я

5 мкм, а фторопласт обладает достаточным пропусканием в инфракрасной области спектра лишь при .5 мкм, то экран служит для устранения остаточного радиационного излучения, которое не устраняется полностью (S -изгибом.

0 Теплообменный газ откачивают из системы диффузионным насосоы . Откачка проводится через волновод, с этой целью вдоль широкой стенки волновода прорезаны

5 щели размером 30x30 мм. Щели расположены таким образом, чтобы не прерывались токи, текущие по стенкам волновода. Использование волновода для откачки позволяет избежать дополнительного проникновения тепла, которое существовало бы при использовании для этой цели специальной трубы, а также уменьшает расход жидкого гелия за счет уменьшения теплопритока I к нему, упрощает установку.

Неустранимым источником нагрева образца при измерениях на СЕЧ является приток тепла по металлическому волноводу.

Эксперименты показывают, что именно этот вид теплопритока в данной установке при условии устранения радиационного излучения и откачки геплообменного газа определяет дрейф температуры. Чтобы сделать его минимальным, нижняя часть волновода сечением 23x5 мм и длиной 400 мл изготовлена из нейзильбера толщиной 0,1 мм.

В предлагаемом устройстве время отогрева образца от 0,1 до I, больше 2 час. Скорость изменения температуры К/сек, С помощью этого устройства можно проводить любые исследования твердых тел на иВЧ при мощности не более iOS вт. При необходимости устройство можно использовать для измерений & температурном интервале от О,/К до комнатных температур.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез на фиг.2 - узел I на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Парамагнитная соль-хладагент (около 50 г железоаммонийных квасцов) , спрессованная в четыре цилиндра I диаметром 15 тл и высотой 4U шл, укрепляется на волноводе 2 из нейзильбера. Тепловой контакт между хладагентом и охлаждаемым резонатором 3 осуществляется через теплоотвод 4, состоящий медных проволок диаметром 0,1 мм и длиной 150 мм. Температуру измеряют непосредственно вблизи образца угольным сопротивлением 5. ибразец 6 приклеивают клеем ЬФ-2 к стенке резонатора 3, Боя эта система находится внутри вакуумной камеры 7 (диаметроий 40

мм и длиной 450 мм) Вакуумная камера 7 помещена в обычный криостач; состоящий из гелиевого и азогного дьюаров,

П р и м е р. В дьюар заливают жидкий гелий, а в вакуумную камеру напускают дая теплообмена газообразный гелий под давлением 10 . мм рт.ст. Откачкой паров над поверхностью жидкого гелия охлаждают образец и парамагнитную соль до . Парамагнитную соль вводят в магнитное поле напряженностью 5,5 кэ, при этом тБплота на5 магничиваш1Я отводится через теплообменный газ. Диффузионным насосом откачивают теплообменный газ в течение 20-30 мин. Магнитное

поле уменьшают до нуля, при этом 0 парамагнитная соль и образец охлаадаются до температуры 0,FK. Исследование образца происходит в процессе отогрева до 1,,

йсли необходимо проводить из5 мерения в магнитном поле, то соль размещают от резонатора на расстоянии 150 мм и систему после охлаадения перемещают так, чтобы резонатор находился в магнитном 0 поле, а парамагнитная соль вне его,

ПРЬдакГ ИЗОБРЕГЕШЯ Устройство для исследования твердых тел на СВЧ при температу„ pax ниже , содержащее систему охлаждения, включающую в себя резервуары с жидким азотом, гелием, блок адиабатического размагничивания и систему CjB4 с полым вол.Q новодом, отлючающееся тем,что, с целью уменьшения теплового облучения образцов через волновод,часть его,проходящая через резервуар с жидким гелиеы,вы45 полненаЗ -образной формы и снабжена тепловым экраном,помещенным между низкотемпературной .частью и резервуаром с жидким гелием.

/Г дид)фузионно - .- му насосу I f

t

- -

,f

х

vd)

Фиг.1