Устройство для получения охлаждаемого точечного контакта между металлическими электродами

Номер патента: 1631626

Авторы: Янсон, Хоткевич, Рыбальченко, Чубов, Бобров

Скачать ZIP архив.

Текст

(я)5 Н 01 1 21/2 ТЕН ж ль- атууче- ито- чечГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Физико-технический институт низких температур АН УССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОХЛАЖДАЕМОГО ТОЧЕЧНОГО КОНТАКТА МЕЖДУ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРО- ДАМИ Изобретение относится к электротеке, а именно к устройствам для получеэлектрических контактов малой площмежду проводящими электродами, и мобыть использовано при исследованииталлов методом микроконтактной спекскопии, а также при создании чувствитных элементов радиотехйическай аппарры (детекторов электромагнитного иэлния, преобразователей частоты, магнметров и др.) на основе охлаждаемых тоных контактов.Цель изобретева точечных контакта,ния - повышение качест тов и экономия хладаген На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, вертикальный разрез (измерительные проводники, а также обойма блока редукторов условно не показаны, на фиг. 1-5 показаны электроды в(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании металлов методом микроконтактной спектроскопии, а также при создании чувствительных элементов радиотехнической аппаратуры (детекторов электромагнитного излучения, преобразователей частоты, магнитометров и др,) на основе охлаждаемых точечных контактов. Цель изобретения - повышение качества точечных контактов и экономия хладагента. Электроды перемещаются со скольжением в полости криостата. Форма поверхности электродов выполнена не ниже второго порядка, что обеспечивает многократное воспроизведение точечного контакта. 5 ил,форме цилиндров); на фиг. 2 - схема расположения электродов в форме цилиндров относительно друг друга, продольной оси устройства и направлений перемещения одного электрода по отношению к другому (символы и стрелки); на фиг, 3 - регулятор поперечного перемещения электрода, разрез А-А на фиг. 1, вариант; на фиг, 4 - схематический вертикальный разрез соединений приводных валов с другими элементами устройства и радиальные разрезы каждого из соединений; на фиг. 5 - схематический разрез другого варианта регулятора поперечного перемещения электрода.Два металлических электрода 1 и 2 (см. фиг, 1) закреплены внутри цилиндрического корпуса 3 охлаждаемой части устройства, размещенной внутри криостата 4. Электро- ды выполнены, например, в форме цилиндров, которые при получении контакта сопри 163162610 15 20 25 30 40 45 50 55 касаются боковыми поверхностями так, чтобы направление взаимного перемещения цилиндров в плоскости соприкосновения лежало между направлениями образующих боковых поверхностей цилиндров (см. фиг.2) или в форме многогранников, которые соприкасаются ребрами, Корпус 3 имеет в нижней части окно для монтажа электродов 1 и 2, соединен своей верхней частью с нижним концом штока 5 через разьемное соединение 6, верхний конец штока 5 выведен наружу криостата 4 через закрепленное на горловине 7 криостата скользящее уплотнение 8 (выполненное, например, заодно с капкой криостата) с возможностью продольного перемещения и вращения, Поршень- винт 9 установлен внутри корпуса 3, например, на сильфоне 10 или в пазах корпуса 3 с воэможностью продольного перемещения без вращения, Дифференциальный винт 11 выполнен полым и находится в резьбовом соединении с проходящим внутри него поршнем-винтом 9, а снаружи - с узлом 12 продольного транспортного перемещения электрода 2, выполненным в виде резьбовой втулки, укрепленной в корпусе 3 с возможностью вращения, Электрод 1 жестко соединен с нижней частью корпуса 3, а электрод 2 через упругий элемент 13 соединен с регулятором поперечного перемещения электрода, который прикреплен к поршню-винту 9 и состоит из (см.фиг, 1, 3) коромысла 14, поворотно закрепленного на полой оси-капилляре 15, которая укреплена на поршне-винте 9, пружины 16, навитой вокруг оси-капилляра 15 и резьбового пальца 17, выступающего из поршня-винта 9 и упирающегося в .коромысло 14. Одно из плеч упругого элемента 13 проходит внутри оси-капилляра 15 и закреплено на коромысле 14, а другое плечо соединено с электродом 2. Внутри штока 5 (см. фиг. 1) коаксиально ему и друг другу расположены приводные валы 18, 19, 20, которые соединены соответственно с регулятором поперечного перемещения электрода 2 (через резьбовой палец 17), дифференциальным винтом 11 и узлом 12 продольного транспортного перемещения (см, фиг. 4), Верхние концы приводных валов 18, 19, 20 выведены наружу криостата через вакуумные уплотнения 21 с возможностью независимого вращения и соединены каждый с одной из трех ведомых шестерней червячных зубчатых редукторов 22, 23, 24, которые закреплены в обойме блока редукторов, жестко соединенной со штоком 5. Измерительные проводники, подключенные к электродам.1 и 2, проходят через кольцевой электрический разъем 25, одна часть которого расположена в верхней части корпуса 3, а другая - на нижней части штока 5, и выведены через шток 5 наружу криостата 4 для присоединения внешних приборов, причем электроды 1 и 2, упругий элемент 13, а также измерительные проводники электрически изолированы от остальных частей устройства.Другой вариант исполнения регулятора поперечного перемещения электрода (фиг, 5) включает связанную с приводным валом 18 коническую зубчатую передачу 26 в закрепленной на поршне-винте 9 обойме 27 и подвижный элемент 28, связанный резьбовым соединением с осью 29 ведомой шестерни конической зубчатой передачи 26 ц соединенный через упругий элемент 13 е электродом 2.Устройство работает следующим образом.Перед началом цикла охлаждения устройства электроды 1 и 2 с очищенной поверхностью монтируются внутри корпуса 3, отсоединенного от штока 5 и приводных валов 18, 19, 20. При монтаже электрод 1 закрепляется в нижней части корпуса 3, а электрод 2 крепится к упругому элементу 13 таким образом, чтобы электроды не соприкасались, Затем производится соединение корпуса 3 и штока 5 через разъемное соединение 6, приводные валы 18, 19, 20 состыковываются соответственно с регулятором поперечного перемещения электрода через резьбовой палец 17, дифференциальным винтом 11 и узлом 12 продольного транспортного перемещения электрода и соединяются части электрического разъема 25, Корпус 3 на штоке 5 помещается внутрь криостата 4, скользящее уплотнение 8 штока закрепляется на горловине 7 криостата и затягивается.Точечные контакты получают после охлаждения хладагентом частей устройства, находящихся в криостате 4. В первом цикле получения контакта вначале при вращении через редуктор 22 приводного вала 18 резь- бовой палец 17 ввинчивается в поршень- винт 9 (фиг, 3) и надавливает на коромысло 14, которое поворачивается на оси-капилляре 15 вместе с упругим элементом 13 и электродом 2 до соприкосновения поверхностей электродов 1 и 2 в пределах упругой деформации, которое индицируется измерением электрического сопротивления между электродами 1 и 2. Затем при вращении через редуктор 23 приводного вала 19 дифференциальный винт 11 ввинчивается по резьбовой поверхности узла 12 продольного транспортного перемещения электрода 2 и по резьбовой части поршня-винта 9, который при этом плавно перемещается внутри10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 корпуса 3 вдоль продольной оси устройства вниз, а контактирующие поверхности электродов 1 и 2 смещаются друг относительно друга. За счет усилия сдвига, которое возникает при таком смещении, в области соприкосновения электродов происходит срезание загрязнений их поверхностей и точечный контакт получается соприкосновением очищенных участков электродов. При этом высокое качество контакта обусловлено также тем, что металл на поверхности электродов существенно меньше деформируется под действием усилия сдвига, чем под действием усилия сжатия.Перед следующим циклом получения контакта вначале при вращении через редуктор 22 приводного вала 18 резьбовой палец 17 вывинчивэется из поршня-винта 9, коромысло 14 под действием пружины 16 поворачивается на оси-капилляре 15 до разьединения электродов 1 и 2, Затем при вращении через редуктор 23 приводного вала 19 дифференциальный винт 11 вывинчивается по резьбовой поверхности узла 12 продольного транспортного перемещения электрода 2 и по резьбовой части поршня- винта 9, который перемещается при этом внутри корпуса 3 вдоль продольной оси устройства вверх вместе с электродом 2 до исходного положения в предыдущем цикле получения контакта. После этого при вращении через редуктор 24 приводного вала 20 узел 12 продольного транспортного перемещения электрода 2 вращается в корпусе 3, выталкивает дифференициальный винт 11 и поршень-винт 9 со связанным с ними электродом 2 вниз на расстояние, превышающее перемещение электрода 2 относительно электрода 1 в предыдущем цикле получения контакта, после чего цикл получения контакта повторяется.Во втором варианте исполнения регулятора поперечного перемещения электрода (см. фиг, 5) при вращении через редуктор 22 приводного вала 18 и шестерен конической зубчатой передачи 26 подвижный элемент 28 скользит без вращения по нижней части обоймы 27 и перемещает упругий элемент 13 с электродом 2 в направлении, перпендикулярном продольной оси устройства.Контакт получают в каждом цикле между все новыми недеформированными участками поверхностей электродов, размер электродов вдоль образующих их боковой поверхности значительно превышает взаимное перемещение электродов в каждом цикле получения контакта, а узел 12 продольноготранспортного перемещения электрода обеспечивает смещение электродов друг относительно друга вдоль всей длины образующих их боковых поверхностей,чем достигается получение большого числаточечных контактов высокого качества в одном цикле охлаждения устройства без отогрева криостата для замены деформированных электродов и чем достигается экономияхлэдагента. Повышение качества точечныхконтактов, в особенности между электродами из металлических монокристаллов, достигается также вследствие улучшенияусловий монтажа и взаимного ориентирования электродов благодаря тому, что корпус3 отсоединяется при монтаже электродов отгромоздкого штока, редукторов, приводныхвалов и измерительных проводников, Дополнительная экономия хладагена достигается за счет возможности перемещенияохлаждаемой части устройства вверх вдольпродольной оси на штоке 5, проходящемчерез скользящее уплотнение 8 штока, дляотогрева в верхней теплой части криостата4 без испарения хладагента. Экономия хладагентадостигается также благодаря уменьшению массы охлаждаемой части устройства вследствие ее миниатюризации за счеттого, что редукторы расположены снаружикриостата, а электроды расположены поддифференциальным винтом. При этом охлаждаемую часть устройства возможно поместить нэ место переливного сифона внаполненный жидким гелием транспортныйсосуд Дьюара и использовать последнийвместо криостата, чем исключаются потерихладагента на охлаждение собственно криостата,Использование в устройстве одной пары электродов для последовательного получения большого числа контактов высокогокачества сокращает также расход чистыхметаллов, в частности драгоценных, используемых для получения контактов.Преимущество предлагаемого устройства заключается также в возможности размещения охлаждаемой части устройствавследствие ее миниатюризации в соленоидах с малым диаметром рабочего канала,При использовании устройства возможно также точное ориентирование точечногоконтакта внутри криостата 4 посредствомпродольных перемещений и вращений штока 5 в скользящем уплотнении 8 штока.Формула изобретения1, Устройство для получения охлаждаемого точечного контакта между металлическими электродами, содержащее криостат,корпус и расположенные внутри него с возможностью точечного контакта два металлических электрода, один из которых закреплен на упругом элементе, дифференциальный винт и измерительные проводники, 71631626подключенные к электродам, корпус расположен внутри криостата на штоке; дифференциальный винт связан с редуктором и приводным валом. проходящим внутри штока и выведенным наружу криостата, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества точечных контактов и экономии хладагента, контактирующие поверхности электродов выполнены в форме поверхностей не ниже второго порядка и размещены с возможностью взаимного скольжения.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что в него введены регулятор поперечного перемещения электрода с приводным валом и редуктором, узел продольного транспортного перемещения электрода с приводным валом и редуктором, поршень- винт, скользящее уплотнение штока, причем поршень-винт установлен внутри корпуса с возможностью продольного перемещения, дифференциальный винт соединен с поршнем-винтом и узлом продольного транспортного перемещения электрода, вы полненым в виде резьбовой втулки, укрепленной с возможностью вращения внутри корпуса, электроды расположены под дифференциальным винтом, при этом один электрод крепится к корпусу, а другой через 10 упругий элемент соединен с регуляторомпоперечного перемещения электрода, прикрепленным к поршню-винту, приводные валы расположены внутри штока коаксиально друг другу и штоку с возможностью неза висимого вращения через редукторы, расположенные вне криостата на штоке, который выведен наружу криостата через уплотнение с возможностью продольного перемещения и вращения.1631626 А-А ф Фи А 26 Составитель Н.Шмелеведактор М.Бандура Техред ММоргентал ор Н.Ревская Ко оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 551 ВНИИПИ Госуд Тираж 365 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 16 О

Смотреть

Заявка

4463145, 20.07.1988

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР АН УССР

БОБРОВ НИКОЛАЙ ЛЬВОВИЧ, РЫБАЛЬЧЕНКО ЛЕОНИД ФЕОДОСЬЕВИЧ, ХОТКЕВИЧ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ЧУБОВ ПАВЕЛ НИКОЛАЕВИЧ, ЯНСОН ИГОРЬ КОНДРАТЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H01L 21/28

Метки: электродами, между, охлаждаемого, металлическими, контакта, точечного

Опубликовано: 28.02.1991

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1631626-ustrojjstvo-dlya-polucheniya-okhlazhdaemogo-tochechnogo-kontakta-mezhdu-metallicheskimi-ehlektrodami.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для получения охлаждаемого точечного контакта между металлическими электродами</a>

Похожие патенты