Криостат

(1 ДО 16 ь РЕТЕН ЕЛЬСТВ К кои б 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИ А 8 ТОРСКОМ,К(71) Отделение Института хизики АН СССР(54) КРИОСТАТ (57; Изобретение отно технике, а именно к ус рения магнитной воспр лов в сильньчх магнитн бретения - снижение т тирования. После ввод обечайки 9 и подготов боте подают жидкий гел трубку 21 с участком расположенного внутр экрана 17 с обеспечение сится к криогеннои тройствам для измеиимчивости материаых п олях. Цел ь изоемпературы криостаа образца 10 внутрь ки криостата к раий из сосуда 4 через 22 в виде змеевика, и дополнительного м теплового контакта1508063 с его стенками, через капиллярное отверстие в клапане 18 в рабочую зону 11 обечайки 9. При проведении исследований образцов при температуре ниже 4,2 К после заполнения нижней части рабочей зоны 11 обечайки 9 закрывают капиллярное отверстие в клапане 18 иглой 20, а понижение температуры в рабочей зоне 11 осуществляют откачкой паров гелия вакуумнымнасосом 24. Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройствам для измерения магнитной восприимчивости материалов в сильных магнитных полях.Цель изобретения - снижение температуры криостатирования.На чертеже изображен криостат, продольный разрез.Криостат содержит корпус 1, внутри которого на тонкостенных трубках 2 и 3 для подвода и отвода хладагента подвешены гелиевый сосуд 4 с центральной трубой 5, азотная ванна 5 и радиационный экран 7. Криостат также содержит коаксиально расположенные обечайки 8 и 9 с днищами, верхние части которых укреплены в корпусе 1, предназначенные для ввода образца 10 в рабочую зону 11, сверхпроводяший соленоид 12, схемные токовводы 13 и 14, электрический контакт в которых осуществлен на конической поверхности седла 15 посредством затяжки гаек 16.Криостат снабжен дополнительным экраном 17, расположенным между обечайками 8 и 9 и укрепленным в днище внутренней обечайки 9 клапаном 18, содержащим седло 19, капиллярное отверстие (не показано) и подпружиненную иглу 20 для разрыва гелиевой пленки. Для подачи гелия из сосуда 4 в рабочую зону 11 предназначена трубка 21, нижняя часть которой расположена в полости сосуда 4, верхняя часть соединена с клапаном 18. При этом трубка 21 имеет участок 22 в виде змеевика, расположенного внутри дополнительного экрана 17 с обеспечением теплового контакта с его стенками. Криостат содержит дроссель 23, вакуумный насос 24 для сообщения рабочей зоны 11 внутренней обечайки 9 с газгольдером 25, а также регулятор 26 давления для сообщения верхней полости гелиевого сосуда 4 с газгольдером 27. Криостат содержит электрический нагреватель 28 и винтовой механизм 29. Полость 30 между коаксиальными обечайками 8 и 9 и полость 31 между корпусом 1 и гелиевым сосудом 4 отвакуумированы. 20 25 30 35 40 45 5 О 55 Уплотнение капиллярного отверстия изнутри иглой 20 устраняет образование столба сверхтекучего жидкого гелия, разрывает гелиевую пленку, уменьшая тем самым теплоотвод из внешнего гелиевого сосуда 4 с температурой 4,2 К в область откачиваемого объема с более низкой температурой. Указанные факторы позволяют снизить температуру криостатирования. 1 ил. Криостат работает следующим образом.После ввода образца 10 в рабочую зону 11 обечайки 9, заливают хладагент (азот) в азотную ванну 6, охлаждая радиационный экран 7. Одновременно по трубке 2 для подвода хладагента с помощью перел ивного устройства (не показано) осуществляют подачу хладагента (азот) в гелиевый сосуд 4, охлаждая постепенно обмотки сверхпроводящего соленоида 12 и стенки гелиевого сосуда 4 до азотных температур. Затем выключают подачу хладагента.Производят вакуум ирование гелиевого сосуда 4. При этом температура в гелиевом сосуде 4 понижается - конструкция готова к заливке гелия после откачки. Затем с помощью переливного устройства (не показано) по трубке 2 для подвода хладагента заливают гелиевый сосуд 4 гелием и в трубки 2 и 3 устанавливают токовводы 13 и 14, которые с помоцью гаек 16 поджи мают к коническим седлам 15 и производят запитку обмоток соленоида2.Для получения температур на образце выше 4,2 К клапан 18 открывают подъемом подпружиненной иглы 20 в капиллярном отверстии с помошью перемешения обечайки 9 винтовым механизмом 29. Жидкий гелий из гелиевого сосуда 4 проходит через трубку 21 подачи гелия, которая имеет участок 22 в виде змеевика, расположенного внутри дополнительного экрана 17 с обеспечением теплового контакта с его стенками.Проходя через участок змеевика, жидкий гелий попутно охлаждает дополнительный экран 17, препятствуюший теплопередаче из рабочей зоны 11 обечайки 9 к гелиевому сосуду 4, и, нагреваясь до необходимой температуры (уже в газообразном виде), поступает через капиллярное отверстие клапана 18, укрепленного в днище внутренней обечайки 9, в рабочую зону 11 обечайки 9, омывает ее и охлаждает образец 10.Такое криостатирование образца позволяет снизить градиент температур между стенками коаксиально расположенных обечаек 8 и 9, уменьшить теплопритоки рабочей зоны 1 к гелиевому сосуду 4, обес1508063 формула изобетения 25 Составитель И. ШабалинаРедактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор И.МинскаЗаказ 5529/43 Тираж 462 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно. издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, О печить быстрое охлаждение рабочего пространства, полнее использовать энтальпию от. ходящих газов и более экономично поддерживать высокие и низкие температуры на образце при использовании в качестве хладагента жидкого гелия.Стабильность потока задают регулятором 26 давления в полости гелиевого сосуда 4 и регулируемым дросселем 23 на магистрали выхода газа из рабочей зоны 11 обечайки 9. Температуру регулируют и стабилизируют автоматическим регулятором (не показан) и электрическим нагревателем 28.При проведении исследований образцов ниже 4,2 К нижнюю часть рабочей зоны 11 обечайки 9 заполняют жидким гелием из гелиевого сосуда по трубке 21 для пода. чи гелия, имеющей участок в виде змеевика, расположенного внутри дополнительного экрана 17 с обеспечением теплового контакта с его стенками, и через капиллярное отверстие клапана 18 при подъеме иглы 20 при перемещении обечайки Э с помощью винтового механизма 29. Затем капиллярное отверстие в клапане 18 закрывают иглой 20 и понижение температуры в рабочей зоне 11 осуществляют откачкой паров гелия вакуумным насосом 24.В этом случае дополнительный экран 17, внутри которого расположена трубка 21 для подачи гелия, имеющая участок 22 в виде змеевика с обеспечением контакта с его стенками, препятствует теплопередаче из гелиевого сосуда 4 в рабочую полость обечайки 9, и наполнение жидким гелием осуществляют через капиллярное отверстие клапана 18, расположенного в дне обечайки 9, что обеспечивает малый расход хладагента при охлаждении. Капиллярное отверстие и уплотнение его изнутри иглой 20 устраняют образование столба сверхтекучего жидкого гелия, т.е. разрывают гелиевую пленку, уменьшая тем самым теплоподвод из внешнего гелиевого сосуда 4 с температурой 4,2 К в область откачиваемого объема с более низкой температурой. Все это позволяет снизить температуру криостатирования, достичь более низкую температуру на образце 1 О и поддерживать ее длительное время.При исследовании магнитной восприимчивости материалов при низких температу рах в сильных магнитных полях обечайку9 подсоединяют через сильфон к герметичному кожуху со смотровыми окнами (не показано), в котором устанавливают весы. Образец 10, расположенный в обечайке 9, подвешен на длинной нити к рычагу весов и висит в полости обечайки 9, не касаясь ее стенок. Полость обечайки 9 и кожуха вакуумируют. а затем заполняют газообразным гелием до атмосферного давления. Регулировку и стабилизацию тем пературы на образце 10 производят указанным способом.Предлагаемое конструктивное выполнение криостата позволяет снизить температуру криостатирования и при исследовании магнитной восприимчивости материалов в сильных магнитных полях достигнут интервал температур 1,5 - 300 К. При этом снижаются потери жидкого гелия на 45 - 50 Я и время захолаживания образца. Криостат, содержащий корпус, радиационный экран, внутри которого расположен гелиевый сосуд, две коаксиально расположенные обечайки с днищами, верхние части которых укреплены в корпусе, и трубку для подачи гелия из сосуда в полость внутренней обечайки, от,гигающийея тем, что, с целью снижения температуры криостатирования, криостат снабжен расположенным между обечайками дополнительным экраном и клапаном, укрепленным в днище внутренней обечайки, при этом трубка для подачи гелия имеет участок в виде змеевика, расположенного внутри дополнительного экрана с обеспечением теплового кон такта с его стенками, а верхняя часть трубки соединена с клапаном, причем последний имеет капиллярное отверстие и подпружиненную иглу для разрыва гелиевой пленки.