Криостат Советский патент 1981 года по МПК F25D3/10 

(54) КРИОСТАТ

1

Изобрзтение относится к криогенной технике и может найти применение при охлаждении сверхпроводящих объемных СВЧ-резонаторов.

Известен криостат для размещения сверхпроводящего объемного резонатора, гелиевая ванна которого выполнена в виде стакана, снабженного вакуумной рубашкой, сообщающейся cf трубкой залива жидкого азота к трубкой вакуумирования.

Предварительное охлаждение криостата и резонатора от комнатной температуры до 77° К осуществляют путем заполнения жидким азотом рубашки гелиевой ванны. После охлаждения резонатора до температуры кипения азота жидкий азот удаляют из рубашки и вакуумирулт ее 1 .

К недостаткам этого криостата относится то, что предварительное охлаждение резонатора от комнатной температуры до 77Ок занимает много времени, так как осуществляется путем передачи теппа от резонатора к заполненной жидким азотом рубашке гелиевой ванны через газообразный гелий, которым заполняют ванну перед предварительным охла ждением резонатора .

Наиболее близким к предлагаемому является криостат, содержащий гелие-J вую ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцией и охлаждаемым экраном, теплообменник для жидкого азота, имеющим тепловой контакт с гелиевой ванной 12.

Недостатки известного криостата10большое время предварительного охлаждения криостатируемого объекта от комнатной температуры до 77°К, обусловленное теме что охлгикдение осуществляется через промежуточную

15 газовую среду, а также приток тепла к жидкому гелию по выведенным наружу концам трубки теплообменника и от неэкранированной крышки криостата.

20

Цель изобретения - уменьшение теплопритоков и времени предварительного охлаждения криостатируемого объекта.

Указанная цель достигается тем,

25 что в криостате, содержащем гелиевую ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцией и охлаждаемым экраном теплообменник для жидкого азота, имеющий тепловой контакт с гелиевой ванной,теплообменник расположен внутри ванны и установлен с возможностью перемещения а ней для обеспечения теплового крнтакта с криостатируемым объектом.

На чертеже схематично изображен криостат,

Криостат содержит гелиевую, ванну 1, укрепленную вокруг нее высоковакуумную изоляцию 2, охлаждаемый экран 3, теплообменн ик 4 с расположенными внутри ванны теплоизолированными трубками 5 и 6 W контактами 7, подпружиненными пружинами 8, Криостатируемый объект 9 подвешен к крышке 10 криостата на трубке 11 подвеса Теплоизолированные трубки 5 и 6 герметично введены в криостат через крыку 10 с помощью эластичных резиновых втулок 12, которые позволяют легко перемещать теплообменник 4 внутри ванны 1, не нарушая герметичность криостата.

Теплоизоляция трубок 5 и б предотвращает охлаждение эластичнглх втулок 12 и их затвердевание при заполнении теплообменника 4 жидким азотом и во время работы теплообменника 4. Контакты 7 прижимаемые пружинами 8 к стенке гелиевой ванны 1 и трубке 11 подвеса, обеспечивают постоянный тепловой контакт между ними и теплообмеником 4 и позволяют парам гелия беспрепятственно отводиться из криостата в газгольдер через патрубок 13.

Теплообменник 4 для уменьшения испарения жидкого азота из него снабжен в своей верхней части- вакуумной тепловой изоляцией.

Криостат работает следующим образом.

Вакуумируют гелиевую ванну 1 криостата до форвакуума и заполняют ее газообразным гелием, после чего охлаждают жидким азотом экран 3. Затем заполняют теплообменник 4 жидким азотом и, опустив его вниз, приводят теплообменник 4 в соприкосновение о криостатируемым объектом 9. В результате этого криостатируемый объект охлаждается путем теплопередачи, обусловленной механическим контактом между объектсил 9 и нетеплоизолированной частью теплообменника 4, а также путем передачи тепла через газообразный гелий.

Одновременно с криостатируемым объектом 9 охлаждается стенка гелиевой ванны 1 и трубка подвеса 11. После охлаждени стенки гелиевой ванны 1, трубки подвеса 11 и криостатируее мого Объекта 9 до температуры жидкого азота теплообменник поднимают вверх и заполняют криостат жидким гелием. Переведенный в верхнее положение теплообменник 4, вследствие постоянного теплового контакта его с трубкой 11 подвеса и стенкой гелиевой ванны 1 уменьшает приток тепла из окружающей среды к жидкому гелию по трубке подвеса 11 и стенке ванны 1, а также экранирует жидкий гелий от теплового

5 излучения крышки криостата. При необходимости быстро испарить жидкий гелий из криостата удаляют сначала жидкий адот из теплообменника 4,закрывают трубки 5 и 6 и погружают лообменник в жидкий гелий.

Размещение заполняемого жидким азотом теплообменника внутри ванны и установка его с возможностью перемещения в Ней для обеспечения теплового контакта с криостатируемым объектом, позволяет уменьшить время

предварительного охлаждения криостатируемого объекта от комнатной температуры до телшературы жидкого азота, а также уменьшить теплоприток

0 к жидкому гелию.

Формула изобретения

Криостат, содержащий гелиевую

ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцией и охлаждаемым экраном, теплообменник для

жидкого азота имеющий тепловой контакт с гелиевой ванной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения теплопритоков и времени предварительного охлаждения криостатируемого объекта, теплообменник

распрложен внутри ванны и установлен с возможностью перемещения в ней для обеспечения теплового контакта с криостатируемым объекте.

Источник информации,

ринятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 390511, кл. G 05 Д 23/185, 1971.