Способ получения низких температур в криостате Советский патент 1977 года по МПК F25J1/00 

1

Изобретение относитсй к области криогенной техники и техники физического эксперимента и может быть использовано для длительного поддержания температуры в криостате .ниже 2,19 (температура перехода KHjt. кого гелия в сверхтекучее состояние)

Известны способы получения низких температур в криостате путем откачки из него паров гелия через трубопровод, пр.и которых сокращён массовый расход гелия посредством ограничения ёгв. переноса по сверхтекучей пленке I.

Наиболее близким к настоящему . изобретению является способ получени инаких температур, в котором ограничение массоперено--. са по сверхтекучей плен1ке осуществляется посредством локального уменьшения внутреннего трубопровода откачки паров гелия путем введенля диафрагмы 2. Наряду с известными достоинсизами способ диафрагмы несколько уменьшает проводимость трубопровода откачкн паров гелия и затрудняет введение измерительной аппаратуры в гелиевую ванну.

С целью уменьшения массового расхода гелия при достижении в криостате температуры ниже температуры перехода жидкого гелия в сверхтекучее состояние по предлг1аемому способу в криостат или трубопровод подают газообразный но.орсд, вымораживающийся на внутренних степкв., трубопровода.

Предполагается, что жидкий гелий или не смачивает повер.кность твердого водорода или угол омачивания заметно отличен от нуля. При этом.массоперенос на пленке соответст8енн. исчезает, или значительно уменьшается..

В качестве примера эффективности способа рассмотрим измерения массового расхода с конденсацией и без конденсации водорода

на внутренюю поверхность труГюпровода откачки пара гелия-4, которые проводят на on. ном и том же криостате. Для тепловой экра-нировки рабочей гелиевой ванны используется вспомогательная гелиевая ванна. Этим обеспечивается практически постоянный суммарны еплоподвод к рабочей гелиевой ванне. В обоих опытов гелий откачивается форвакуумным насосом ВН-2МГ и размеры трубопровода откачки пара гелия остаются неизмепенными. Внутренний диаметр трубопровода откачки пара гелия из рабочей ванны в низкотемпературной части составляет 0,57 см. Тем-пература вспомогательной гелиевой ванцы во время откачки гелкя из рабочей ванны поддерживается равной 4,2°К.

В случаях, когда водород выморажнваетсл на внутренних стенках трубопровода откачки вблизи рабочей гелиевой ванны, массовый расход гелия-4 уменьшается п 2-3,2 раза,

а температура понижается на 0,06-0,10°К по

сравнению с экспериментами, в которых не осуществляется конденсация водорода. Количество конденсируемого водорода изменяет-ся в пределах - 7-10- г.

На чертеже изображены кри-выс зависимости температуры рабочей гелиевой ванны от нремени. На кривой 1 приведена зависимость темнературы гелиевой ванны без введения водорода и кривая 2-с вымораживающимся водородом.

Тем.пература рабочей гелиевой ванны в момент включения откачки {точка А) составляла 1,8±0,15°К. В случае кривой 1 масса гел11.я-4 1,200 г. В случае кривой 2 ма-сса гелия 1,160 г, масса неконденсироваиного водорода 0,0074 г. Точка В соответствует моменту временя, когда весь гелий в рабочей ванне откачан.

Из графика следует, что конденсация водо;)бда на вихтреннюю поверхность трубопроиида -меньшает Массовый расход в 3,0 раза и заметно понижает тем11е1)атуру , рабочей гелиевой ванны (Т 0,085К).

Применение предлагаемого способа нолучеапя низких температур обеспечивает по сравнению с суп1,ествую(цима способами следующие преимущества: значительное сокращение количества исиольэуе.мого гелия-4 при получении температур ниже Т . ; уменьшение потерь гелия-4 хтри длительном хранении асверхтекучем состоя-нии; увеличение проводимости трубопровода откачки; облегчает введение измерительной аппаратуры в гелиевую ванну.

Формула и 3 о J р е т е и л я

Способ получения низких темлератур в криостате путем откачки из него паров гелня через трубопровод, отличающийся tCM, что, с целью уменьшения массового расхода

гелия при достижении в криостате температур ниже тем.пературы перехода жидкого гелия в сверхтекучее состояние, в криостат или трубопровод подают газообразный водород, вымораживающийся на внутренних стенках

трубопровода.

Источники информации, принятые во вни.мааие при-экапертизе:

i. Б. Н. Е ельсон и др. Физика низких температур, I, 1975, стр. 98.

2. Б. Г. Лазарев, Б. Н. Есельсоп, ЖЗТФ, 12, 1942, стр. 549.

7,20 ;- i

7,w J.OD

tC/ac)

га

ib