Криостат Советский патент 1979 года по МПК F25D3/10 

(54) 1СРИОСТАТ

Изобретение относится к приборам криогенной техники и, в частности, к криостатам для оптических исследований веществ в широком диапазоне температур, и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авторском свидетельстве СССР N 263938. В основном изобретении описан криостат для исследования вещеста в широком диапазоне температур. Этот криостат имеет крио агента, в днище которого закреплено оДёй колено теплоизоляционной U-образной трубы; во втором колене трубы помещен держатель образца с регулируемым нагревателем и теплопроводом, а пары криоагента из этого колена отводятся вверх через трубку, снабженную элек тромагнитйым вентилем, дросселем и трубкойкомпенсатором столба жидкого криоагента в сосуде 1. В таких криостатах при изменении темпераауры держателя образца изменяется температура колена Ц-образной трубы, в котором закреп лен держатель образца, что вызьшает перемеще ние держателя образца вместе -с образцом в плоскости прилегания образца к держателю изза термического расширетшя трубы. При оптических исследованиях такое перемещение образца поперек оптической оси системы вызывает перемещение изображения, переданного оптической системой по чувствительному элементу приемника, например, по фотокатоду фотоэлектронного умножителя. Это увеличивает погрецшость измерения. Кроме того, участок U-образной трубьь размещенный ниже держателя образца, увеличивает габариты кри(. стата и затрудняет размещение криостата в стандартных спектрометрических приборах из-зй небольшой высоты оптической оси над опорной поверхностью в приборах. Цель дополнительного .изобретения - повышение точности оптических измерений в широком диапазоне температур, уменьшение габаритов и увеличение скорости изменения температуры держателя образца. , Это достигается тем, что в криосТате держатель образца вьшолнен в виде двух коаксиальных теплоизолированных труб, укрепленных в корпусе и соединенных с сосудом криоагента

м электромагнитным вентилем посредством полого теплопровода, амежду,коаксиальными трубами установлена направляющая потока.

На фиг. 1 схематачески показан криостат, «ертикальньгй разрез; на фиг. 2 - разрез А-А ва фиг.. 1.

Криостат состоит из вакуумного кожуха 1 с размещенным в нем сосудом 2 для криоагента с коленом 3 в днище, сообщенный с нижней , частью корпуса 4 трубкой 5 из материала вы-, сокой теплопроводности. В корпусе 4 закреплен держатель6 образца 7 с нагревателем 8, выполненный в виде двух коаксиальных тештоизолированньЬс труб 9 и 10 с расположенной между ними направляющей потока 11. Корпус 4 соединен с полым теплопроводов 12, изго- товленным из материала высокой теплопроводHocnf, имеющим тепловой контакт с сосудом 2 и сообщешаш посредством отвода 13 е 31лектромагнйрй.1М вешилем 14, дросселем 15, и .компенсатором 16, установленным нижним торцом в криоагеите ни линии 17 уровня. Сосуд 2 снабжен патрз ками 18 залйвйн и 19 - ддя отвода и откачки паров криоагента.

Криостат работает следуюпдам образом.

При открытом электрЬмапщтнрм вентиле l4j отрегулированном дросселе 15 и выключенном нагревателе 8 криоагент из сосуда 2 по колену 3 и трубке 5 заполняет корпус 4 и пространство между коаксиальными тру1бами 9 и 10, смачивая держатель 6 образца 7. Пары криоагента, выходящие из корпуса 4, заполняют отвод 13, дроссель 15 и трубку 16. Давленке паров в трубке 16 поддерживается на таком Уровне, что криоагент устанавливается в корцусе 4 на линии 17 уровня. При этом температура держателя 6 образца 7 равна тёАшературе кипения криоагента. При таком положении элёктромапштиого вентиля 14 и дросселя 15 и включенном на определенную мощность нагревателе 8 образуются пары криоагента в корпусе 4, выходу KOTOpbix препятствуетдроссель 15. Давление в теплопроводе 12, отводе 13 и корпусе 4 увеличится и уровень 1фяоагента й (корпусе 4 понизится. При этом уменьщится смоченная криоагецтом поверхность держателя 6 образца 7, следовательно уменьщится часть тепла. Полученного от нагревателя 8, отводимая в криоагент держателем 6, и установится определенная температура держателя 6..

Дроссель 15 служит для задания скорости охлаждения держателя 6 образца 7 изменением сопро.тивления истечения паров криоагента из корпуса 4..

При закрытом ЭЛек тромагнитном вентиле 4 можно получить наибольщую скорость нагрева держателя 6, когда полностью прерьшается контакт криоагента с держателем 6, а теплообмен между ними осуществляется только через пар криоагента н стенки теплоизолнрош№ . ifeix труб 9 и 10. При зтом положении электромагнитного веншля 14 возможен нагрев держателя 6 с постоянной скоростью.

Направляющая потока 11 увеличивает турбулентность потока; это повьпиает скорость охлаждения д жателя 6.

Прт любых температурах держателя 6 сохраняется постоянная температура корпуса 4, равная температуре кипення крног.пшта.

Таким образом достигается сохранение положения держателя 6 б плоскости прилегания образца 7, что необходимо для повышения точности оптических измерений.

Использойшиё предложенного криостата позволяет повыскп точность оптических измерений зй счет исключения перемещения образца в плоскости прилегания образца к держателю от термического расЩирёння, которое в нзвест ном криостате составляет около 0,25 мм, лрн одновременном повьппений скорости охлаждения и уменьщенш размера части криостата, йаходящейсй ниже его оптНческой оси.

Формула нзобретення

Криостат по авторскому свидетельству СССР № 263938, отличающийся тем,что,с целью повь1Ц1еНия точности оптических измерений в ншроком диапазоне температур ержатель образа вь. полнен в виде двух коаксиальных теплоизолированных труб с расположенной между ними направляющей пбтока криоагента и снабжен дополнительным полым TeiuionpoB OM, сообщаюцщмся с элек:фомапштным вентилем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 263938, кл. G 01 N 25/32, 1968.

7

//L 9 п Нт , ,у

П

J