Криостат для оптических исследований в импульсных магнитных полях

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН зи) Г 17 С 3 00 Г 25 Р 3/О Г. "; ДЯОТР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт спектроскопии АН СССР (53) 621.59 (088.8)(54) (57) 1. КРИОСТАТ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ, содержащий азотный сосуд с двойными стенками и соленоидом и установленный внутри него соосно гелиевый сосуд с двойными стенками и объекЯО 1095011 А том исследований, выполненный с внешним и внутренним хвостовиками, на днищах которых установлены оптические окна, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик путем уменьшения потерь света, он снабжен вертикальной трубой, размещенной в днище азотного сосуда между его стенками, конец внешнего хвостовика гелиевого сосуда расположен внутри трубы и днище внешнего хвостовика гелиевого сосуда размещено под трубой. 2. Криостат по п. 1, отличающийся тем,что он снабжен линзой, размещенной междуоптическими окнами.Изобретение относится к криогенной технике, более конкретно к устройству криостатов с оптическими окнами, и может быть использовано для оптических исследований при низких температурах в сильных импульсных магнитных полях.Известны криостаты для магнитно-оптических исследований в сильных полях, состоящие из отдельно стоягцего гелиевого дюара, рабочей камеры с торцовыми окнами, помещенной в рабочий объем импульсного маг нита, и дюарного гелиепровода, соединяющего рабочую камеру с дюаром. Испаряющийся в соответствующем дюаре гелий продувается через рабочую камеру, охлаждая исследуемый образец о необходимой температуры.15Недостатком конструкции является большой расход гелия, связанный (из-за большой длины гелиепровода) с необходимостью интенсивной продувки гелия для достаточного глубокого охлаждения образца.20Наиболее близким к предлагаемому является криостат для оптических исследований в импульсных магнитных полях, содержащий азотный сосуд с двойными стенками и соленоидом и установленный внутри него соосно гелиевый сосуд с двойными стенками и объектом исследований, выполненный с внешним и внутренним хвостовиками, на днищах которых установлены оптические окна. Азотный сосуд также снабжен двумя оптическими окнами 2.В такой конструкции, однако, имеются большие потери света, связанные с отражением на четырех окнах (двух в азотном, двух - в гелиевом сосудах) и, главное, с рассеянием на пузырьках кипящего хлад- агента (гелия и азота) и хлопьях снега, накапливаюгцихся в нижней части азотного со 35 суда, приводящим также к большому уровню светового шума. Кроме того, известный криостат обладает невысокой надежност, . из-за наличие трех холодных окон, являющихся слабыми местами любого опти ческого криостата. Невысокую надежность в криостате имеют, например, клеевые крепления окон гелиевого сосуда.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик криостата за счет уменьшения потерь света на кипящем хлад агенте, снеге и оптических окнах, а также улучшение технологичности и надежности конструкции.Указанная цель достигается тем, что криостат, содержащий азотный сосуд с двойными стенками и соленоидом и установленный внутри него соосно гелиевый сосуд с двойными стенками и объектом исследований, выполненный с внешним и внутренним хвостовиками, на днищах которых установлены оптически окна, снабжен вертикальной 55 трубой, размещенной в днище азотного сосуда между его стенками, конец внешнего хвостовика гелиевого сосуда расположен внутри трубы и днище внешнего хвостовика гелиевого сосуда размещено под трубой.Г 1 ри этом криостат дополнительно снабжен линзой, размещенной между оптическими окнами.На чертеже, схематически изображен кри. остат, разрез.Азотный сосуд криостата выполнен из нержавеющей стали. Стенки 1 и 2 сосуда согнуты из листов толщиной 1 мм и сварены с фланцами 3 - 6. Для фиксации положения гелиевого сосуда к верхнему фланцу азотноо сосуда крепится крышка 7 из нержавеющей стали с отверстиями для токовводов соленоида 8 и заливки азота. Гелиевый сосуд криостата также изготовлен из нержавеющей стали, Фланцы 9 - 12 припаяны серебром к стенкам гелиевого сосуда 13 и трубкам его хвостовиков 14 и 15. Внутренний хвостовик 15 выполнен в виде перехода нержавеющая сталь - ковар - стекло - кварц, так как использование обычно применяемого медного перехода в данном случае невозможно из-за опасности разогрева медного кольца токами Фуко, наводимыми в нем импульсным полем. В центре рабочей зоны соленоида 8 находится оптическое кварцевое окно 16. Второе теплое окно 17 находится при комнатной температуре, Оно непосредственно приклеено эпоксидным клеем к днищу внешнего хвостовика 14. Хвостовик 14 выведен из азотного сосуда через вертикальную трубу 18 и герметизуюший зажим 19 с резиновой прокладкой 20. Для увеличения светосилы внутрь хвостовика 14 помещена кварцевая линза 21, расположенная так, что в фокусе ее находится кювета с объектом 22 исследования, закрепленная на торце кварцевого световода 23. Световод помещен в запаянную кварцевую трубку 24. Наличие воздушной прослойки между световодом и трубкой необходимо для сохранения условия полного внутреннего отражения в свето- воде при заполнении дюара жидким гелием.С целью уменьшения потерь света и устра нения помех при прохождении света через хладагент кювета с объектом 22 исследования помещена вплотную к окну 16 гелиевого сосуда. Гелиевый сосуд сделан разборным. Вакуумное уплотнение 25 между фланцами 9 и О индиевое, а уплотнение 26 между крышкой 27 криостата и фланцем 9 резиновое, В крышке 27 сделаны отверстия для заливки гелия и отвода газообразного гелия, К крышке 27 крепится через уплотняющую прокладку световод, Кроме того, на ней закреплен измеритель уровня гелия - трубка 28, в которой находится проволока из МЬТ (через проволоку пропускается стабилизированный постоянный ток и измеряется падение напряжения на ней). В вакуумном объеме гелиевого сосуда припаяна также сетка с адсорбентом 29, улучшающая его вакуумные свойства. Для охлаждения криостата и соленоида необходимо 25 л жидкого азота,. ОльшанскаяКорректор ВПодписное Составител Техред И. Верес Тираж 471 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж - 35, Рауш илиал ППП Патент, г. Уж горРедактор Н. ЯцолаЗаказ 3573/22 га омитета СС открытий ская наб., д д, ул. Прое4/5ная, 4 Внутренний объем гелиевого дюара 0,8 л,расход жидкого гелия 150 - 200 мл/ч. Такая конструкция,криостата придела к существенному улучшению его оптических характеристик. Потери проходящего света уменьшились в 3 - 5 раза, шумы, связанные с рассеянием на пузырьках кипящего хладагента, устранены. Апертурная линза имеет относительное отверстие 1:3,5, что обеспечивает высокую светосилу оптической части криостата. Устранение 2-х холодных окон, являющихся наиболее слабым звеном любого криостата, повысило надежность конструкции и упростило технологию изготовления.