Криостат для оптических исследований Советский патент 1982 года по МПК F17C3/08 

(54) КРИОСТАТ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к криоста там для оптических исследований, применяемым, например, в (|)изическрй эксперименте. Известен криостат, содержащий сосуд Дьюара с жидким криоагентон, дер жатель исследуемого образца 113. Образец находится вне жидкости и охлаждается ее парами. Известен также крйостат, содержащий сосуд Дьюара с жидким крирагенто и держатель образца, в котором охлаждение образца осуществляют за счет теплопроводности держателя, выполненного в виде стержня, соприкасающегося с жидкостью t,2l. Нахождение образца вне жидкого криоагента позволяет избежать рассеяния излучения на флуктуациях плрт ности жидкости и газовых пузырях, обусловленных непрерывным ее кипением. Недостатками криостатов являются неопределенность температуры образца и сложность конструкции, требующей герметизации или даже откачки сосуда Дьюара во избежание конденсации на образце газов из атмосферы. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является крйостат, содержш ий сосуд Дьюара с жидким KpvfoareHTOM, закрытый герметичной крмвкой и расположенный в сосуде держатель образца. Внутренний объём сосуда через трубопровод сообщается с всасывакм им патрубком насоса ЗЦ, Конструкция noэвoляet избежать кипения жидкого. сосуде Дьюара посредством периодической откаЧки его паров. Недостатками являются сложность (необходимость герметичной крышки, насоса, трубопровода), невозможность продолжительного оптического эксперимента без появления в жидком газе пузырей, непостоянство температуры образца, опасность при интенсивной 391 откачке перевода жидкого криоагента в твердое агрегатное состояние. Недостатком указанного криостата является качество исследования , вызванное попаданием в поток падающего на образец или рассеянного образцом излучения газовых пузырей, обусловленных кипением жидкого криоагента. Цель изобретения - повышение каче.ства исследования путем предотвращения попадания газовых пузырей в поток излучения. Эта цель.достигается тем, что в криостате, содержащем сосуд Дьюара с жидким криоагентом и теплопроводя1ДИЙ стержень-держатель исследуемого образца, расположенный в сосуде, в котором держатель снабжен теплообменной поверхностью и экраном, разме щенными соответственно над и под образцом, имеет слой теплоизоляции, расположенный между образцом и тепло обменной поверхностью, и между экраном и внутренней стенкой сосуда расположен слой из теплопроводящей пасты. На чертеже изображен криостат для оптических исследований, разрез. Криостат содержит сосуд Дьюара 1, стержень-держатель 2 образца с тепло обменной поверхностью 3 и экраном и сам образец 5- Слой теплоизоляции 6 расположен между образцом и теплообменной поверхностью 3. Теплопроводящая паста 7 расположена, между экра ном k и внутренней стенкой сосуда 1. Криостат работает следующим образом. В наполненном жидким криоагентом сосуде Дьюара 1 устанавливается распределение температуры в соответстви с внешним Снапример, атмосферным) давлением и расстоянием до поверхнос ти жидкости. При этом равновесная температура вблизи поверхности меньше, чем вблизи дна сосуда, где распо ложен образец 5. Поскольку разные части стержня-держателя 2 расположены в слоях жидкости с разной темпера турой, существует непрерывный тепловой поток от экрана и образца 5 k теплообменной поверхности 3 (радиатору) . Он приводит к охлаждению жидкости, вблизи образца 5 и экрана k, исключающему возможность ее кипения, а также к усилению кипения вблизи теплообменной поверхности 3- Посколь ку форма экрана 4 выбирается исходя из геометрии опыта (направлений падающего на образец и рассеянного образцом излучения), жидкость в потоке излучения не кипит. Экран k также не допускает попадания в луч газовых пузырей, образовавшихся ниже, например, на дне сосуда 1. Отбор тепла в местах примыкания экрана k к внутренней поверхности сосуда Дьюара 1 через теплопроводящую пасту 7 предотвращает обычно интенсивное кипение в местах контакта двух материалов. Охлаждение образца 5 до температуры, меньшей температуры кипения криогенной жидкости на данной глубине ввиду хорошего теплового контакта со стержнемдержателем 2, позволяет работать с большими интенсивностями излучения. Согласно уравнению Клапейрона-Клаузиуса при малых относительных измёне ниях равновесной температуры последняя линейно зависит от давления. Используя табличные данные по давлению насццающих паров, можно определить угловой коэффициент ртой зави-. симости, который, например, для азота составляет 10 К/Па. При расстоянии от теплообменной поверхности до образца 0,6 м перепад температур между ней и экраном (а также образцом) составит 0,5 К. Таким образом, предлагаемый криостат позволяет повысить качество исследования путем предотвращения попадания газовых пузырей в поток излучения. Формула изобретения Криостат для оптических исследований, содержащий сосуд Дьюара с жидким криоагентом, теплопроводящий стержень-держатель исследуемого образца, расположенный в сосуде, отличающийся тем, что, с целью повышения качества исследования путем предотвращения попадания газовых пузырей в поток излучения, держатель снабжен теплообменной поверхностью и экраном, размещенными соответственно над и под образцом, имеет слой теплоизоляции, расположенный между образцом и теплообменой поверхностью, и между экраном и внутренней стенкой сосуда расположен слой из теплопроводящей пасты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/