Криостат для охлаждения детекторов Советский патент 1980 года по МПК F25D3/10 

(54)КРИОСТАТ ДЛЯ ОХЛАВДЕНИЯ ДЕТЕКТОРОВ

Изобретение относится к технике исслелований при низких температурах и касается конструкций криостатов, используег ых для охлаждения детекто- 5 ров.

Известен криостат, содержгидий резервуар с гелием, окруженный радиационным экраном и закоепланный на трубках в наружном кожухе, снабжен- Ю ный проходящей через резервуар с гелием тонкостенной трубкой со штоком для перемещения образца, на конце которой укреплен контейнер с теплообменником, причем теплообменник и j держатель образца соединены гибким хлсшопроводом, что позволило повысить эффективность теплопередачи между образцом и теплообменником, а также обеспечить возможность полу- 20 чения более низких температур образца. Поскольку держатель образца прикреплен к штоку, находится в контакте с трубкой через притертые поверхности, то возникающие в криос- 25 тате колебания перелаются на образец, что приводит к погрешностям пои измерении Щ .

Известен также криостат для охлаждения детекторов, состоящий из

сосуда Дьюара, выполненного с зауженной нижней частью, в которой установлена камера с детектором и адсорбционного угольного насоса для откачки межстенного пространства сосуда, в котором адсорбционный угольный насос установлен внутри сосуда, а на его корпусе размещен стакан, заполняемый жидким хладагентом 2J ,

Устройство предотвращает конденсацию паров воды и углекислого газа на поверхности детектора во время запуска и обеспечивает раздельное охлаждение насоса и детектора. Жидкий хладагент по трубке поступает непосредственно к людной площгшке, на которой крепится детектор. Для жесткого фиксирования медной плошадки с детектором в заданном положении применена центрирующая шайба из Фторопласта. Внутри сосуда расположен адсорбционный насос, на корпусе которого сверху закреплен стакан. По мере заполнения стакана хладагентом адсорбционный насос откачивает межстенное пространство со;суда Дьюара.

, После заполнения хладагентом стакана происходит заполнение сосуда и

охлаждение детектора. Такое последовательное заполнение сосуда хладагентом устранило конденсацию паров воды и углекислого газа на поверхностях детектора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является криостат для охлаждения детекторов, содержащий сосуд Дьюаоа, охлаждаемый адсорбционный насос и камеру с детектором, размещенную у днища сосуда Дьюара, и сообщающуюся с сосудом посредством патрубка и металлического хладопровода З .

К недостаткам аналога и прототипа следует отнести механические вибрации, возникающие в криостате, они вызывают микрофонный эффект в летекторе, что ухудшает энергетическое разрешение регистрирующей аппаратуры например спектрометра рентгеновского излучения.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. предотвращение передачи механических вибраций к детектору, вызывающих мик рофонный эффект.

Поставленная цель достигается тем,что патрубок, соединякнций сосуд и камеру с детектором, снабжен выполненной из материала с низкой тепловой и звуковой ПРОВОДИМОСТЬЮ гофрированной эластичной кольцевой перфорированной мембраной, с юстировочным УСТРОЙСТВОМ, в которой закреплен хладопровод, выполненный в виде пучка гибких пооводов.

Кооме того, хладопровод снабжен коаксиально установленным радиационным экраном, СОСУД Дьюаоа снабжен центрирующим элементом, выполненным в виде плоской кольцевой перфорированной мембраны из материала с низкой тепловой и звуковой ПРОВОДИМОСТЬЮ, размещенной у д.нища сосуда.

Материалом, из которого изготовлены мембраны, служит фторопласт.

На фиг. 1 Изображен в разрезе обший вид криостата} на фиг. 2 - чертеж детекторной части криостата/ на Фиг. 3 - чертеж узла нижней части экрана.

Криостат содержит сосуд 1 для хладагента, окруженный промежуточным радиационным экраном 2, и закрепленный в кожухе 3 с датчиком давления 4 и вентилем 5 для откачки межстенного пространства, образованного стенкой сосуда для хладагента и кожухом. В плоском дне 6 сосуда 1 выдавлена кольцевая канавка 7 для размещения адсорбционного насоса 8. Адсорбент помещен в кольцевой гофрированный каркас, выполненный из сетки и имекхций П-образную в сечении ФОРМУ, введенный в канавку 7. Канавка 7 цилиндрическими повеохностями образует отсеки 9 и 10, последовательно заполняемые жидким хладагентом.

Отсек 9 снабжен крышкой 11 с отверстием для заливки хладагента и последовательного охлажления гшсообционного насоса 8 и детектора 12, который с помощью разборного корпуса 5 13 закреплен с хорошим тепловым контактом на съемном хладопроводе 14, кроме детектора в корпусе расположена часть предусилителя сигналов, поступающих с детектора. Хладопровод 14

Q выполнен с большим значением постоянной затухания акустических волн в виде пучка гибких проводов, например многожильного шнура из луженого медного провода, концы которого закреплены в наконечниках 15 и 16. Радиационный трубчатый экран 17 с помощью резьбового соединения 18 и уступа 19 прижимает наконечник 15 к выступу 20, расположенному на боковой нижней части сосуда 1. На наконечнике 16, выпол

0 ненном в виде ступенчатого винта, закреплены последовательно эластичная мембрана 21 и корпус 13. Гофрированная съемная кольцевая мембрана 21 с отверстиями для откачки выпол5 иена из малотеплопроводного и малозвукопроводного материала, например из фторопласта, с радиальной конус- ; ной поверхностью, которая центрируется по конусной поверхности отверQ стия патрубка 22 и с помощью юстировочного устройства 23 закрепляется на уступе ступенчатого отверстия патрубка 22, Экран 17, уменьшая нагревание хладопровода, одновременно

C уменьшает охлаждение мембраны, сохраняя ее свойство гасить акустические колебания. Юстировочное устрюйство 23 состоит из резьбового кольца 24 с зажимными 25 и юстировочными винтами 26, расположенными по окружности, и пружинного кольца 27 с отогнутьми лепестками 28, противостоящими юстировочным винтам 26. Юстировочное устройство обеспечивает хороший тепловой контакт, способствует гашению акустических колебаний. На торцовой поверхности патрубка 22, закрепленного в отверстии на боковой поверхности кожуха 3, герметично закреплена камера детектор 29. Для

0 центрирования сосуда 1 и гашения вибраций сосуда относительно кожуха 3 применен центрирующий элемент 30 в виде кольцевой плоской мембраны из малотеплопроводного и малозвукопроf водного материала, например из фторопласта, с рядами отверстий 31, который по периметру зажат в кольцевой канавке 32 кожуха 3 с помощью разрезного пружинного кольца 33 с винтовой распоркой и в центре винтом 34 в гай0 ке-винте 35 на дне сосуда 1. Ряды отверстий 31 служат для улучшения условий гашения акустических волн и для откачки. Адсорбционный насос 8 крепится в кольцевой канавке 7 сосуда 1 с помощью поддона 36 и гайки37.

Нижняя часть промежуточного радиационного экрана 2 выполнена в вид кольца и закреплена на его цилиндрическом уступе 38 с помощькг, например, съемной диафрагмы Халина 39, уменьшающего охлазедение элемента 30 и тем самым способствующего сохранению его свойства гашения акустических колебаний, при обеспечении гигиены сборки и экономии хладагента.

Криостат работает следующим образом.

Жидкий хладагент эгьпивают в отсе 9 сосуда 1 через отверстие в крышке 11 для охлаждения адсорбционного насоса 8, который откачивает межстенное пространство сосуда Дьюара, и объем, в котором располагаются част предусилителя и детектор 12, укрепленные с помощью корпуса на эластическом хладопроводе 14 с трубчатым экраном 17, до высокого вакуума. Пр варительно объем откачивается через вентиль 5 до Низкого вакуума. Первоочередное охлаждение адсорбционного насоса до температуры жидкого хладагента предотвращает конденсацию паров воды и углекислого газа на детекторе, который является идеальным геттером при охлаждении.

Конструкция криостата благодаря наличию гибкого металлического хладопровода, а также кольцевые мембран для крепления корпуса детектора с хладопроводом и резервуара с хладагентом к кожуху, выполненных из материалов с большим значением постоянной затухания акустических воли, значительно ослабляют акустические волны, возникающие в криостате при кипении хладагента и при механихческих воздействиях на криостат извне, тем самым уменьшая микрофонный эффект в детектирующем блоке. Это в свою очередь, приводит к улучшению энергетического разр&аения установки для регистрации излучений и к уменьшению времени набора информации от источника излучений.

Кроме того, конструкция криостата обеспечивает гигиену сборки и возможность осевой и угловой юстировки детектора относительно объекта излучений.

Формула изобретения

тепловой и звуковой проводимостью гофрированной эластичной кольцевой перфорированной мембраной с юстировочным устройством, в которой закреплен хладопровод, выполненный

в виде пучка гибких проводов.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

3.Журнгш Rebrlgeration and Conditioning 1970, т.73, №868, с. 42 (прототип).