Криостат для исследования сверхпроводящих материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1735682 А 1 19) 51)5 Р 25 Р 17 СЗ 02 с.ИмЮВВе,) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К т, содержащии внутри корпуса центральный дящим соленоидом и сосуд с другия криоаадиационным экраном, ральный сосуд, центазмещения исследуесный соленоиду и чем канал внутри крикриоста ванного рхпрово агентом енныйр им цент ал для р ов, соо ужу, при Известен отвакуумиро сосуд со све жидким крио гентом, снабж охваты вающ ральный канмых образц открытый нар ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Балашихинское научно-производственное объединение криогенного машиностроения им 40-летия Октября(54) КРИОСТАТ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯСВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Использование; относится к криогеннойтехнике, к криостатам для исследованиясверхпроводящих материалов в среде сжиИзобретение относится технике, в частности к крио ледования сверхпроводящи среде сжиженного газа в ус ствия внешнего магнитного мимо низкой темп возникновение явления св сти и на электрические хара ледуемого материала с влияние оказывает величин сти и ориентации внешнего ля,к криогеннои статам для иссх материалов в ловиях воздейполя, когда по- ературы на ерхпроводимоктеристики иссущественное а напряженно- магнитного поженного газа в условиях воздействия внешнего магнитного поля. Сущность изобретения: в теплоизолированном корпусе размещен сосуд для жидкого криоагента со сквозным каналом в крышке. Вдоль оси канала установлена с возможностью перемещения штанга, в полости которой на участке, расположенном внутри сосуда для криоагента, образована камера для образца, а в стенке штанги выполнены радиальные отверстия для введения образца. Для смены образца штангу частично выводят из криостата, При этом посредством вакуумного насоса производят откачку гелия из камеры, а после установки нового образца откачку воздуха из камеры, что исключает загрязнение гелия в сосуде с примесями воздуха, 1 ил,остата окружен теплопроводными радиальными экранами, контактирующими с сосудами,й В предлагаемом криостате исследование образцов осуществляется внутри цент- д рального канала при воздействии внешнего И магнитного поля, создаваемого соленои дом. Однако охлаждение и криостатирова- СО ние образца, а следовательно, и получение сверхпроводящего состояния, невозможно без размещения его в дополнительном индивидуальном криостате, поскольку цент- д ральный канал открыт наружу. Известен криостат для исследования сверхпроводящих материалов, содержащий теплоизолированный корпус, размещенный в нем сосуд для жидкого криоагента, в крышке которого выполнен сквозной канал, камеру для образца, взаимосвязанную со штангой, расположенной с возможностью перемещения10 15 20 30 35 40 45 50 55 вдоль оси, Этот криостат является наиболее близким к предлагаемому.В криостате-прототипе возможны точная регулировка положения и фиксация образца при проведении эксперимента, однако при замене образца необходимо выполнение ряда операций, включающих демонтаж внутреннего стакана и камеры с образцом, последующую их сборку, герметизацию соединений, вакуумную откачку теплоизоляционных полостей криостата, охлаждение камеры, образца, радиационных экранов, подвески и юстировочного механизма до рабочих температур. Таким образом, многочисленные и сложные операции при замене образцов увеличивают продолжительность подготовительных операций и приводят к дополнительным потерям ожиженного криоагента от испарения.Цель изобретения - сокращение потерь криоагента при смене образца.На чертеже представлена технологическая схема криостата.Криостат для исследования сверхпро- водящих материалов содержит теплоизолированный корпус 1, внутри которого размещен сосуд 2 для жидкого криоагента с крышкой 3, в которой выполнен сквозной канал 4, камеру 5 для размещения исследуемого образца 6, взаимосвязанную со штангой 7 таким образом, что камера 5 образована в полости штанги 7 на участке ее, расположенном внутри сосуда 2 для криоагента, Причем высота камеры 5 не превышает длину канала 4. Штанга 7 выполнена в виде стержня, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению канала 4, с возможностью перемещения вдоль его оси, и имеет радиальные отверстия 8 для введения в камеру 5 образца 6. Штанга 7 выполнена из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например фторопласта, Криостат имеет устройство 9 для откачки газа /например, вакуумный насос/, сообщенное трубопроводом 10 с полостью канала 4, Дополнительно криостат снабжен трубопроводом 11 подачи жидкого криоагента в сосуд 2, трубопроводом 12 для выведения паров криоагента, обмоткой 13 сверхпроводящего магнита, обеспечивающей возможность испытания образца 6 в магнитном поле при низких температурах и диагностическими проводами 14 от исследуемого образца 6 сверхпроводящего материала, выведенными наружучерез штангу 7, Точное регулирование положения исследуемого образца 6 внутри сосуда 2 в неоднородном по величине напряженности , магнитном поле обмотки 13 обеспечивается за счет подвижности штанги 7 и ее соосности каналу 4 и достигается известными конструктивными способами, например, при применении резьбового соединения штаги 7 и канала 4, Радиальное отверстие 8 позволяет вводить исследуемый образец 6 в камеру 5 и организовать его эффективное охлаждение при непосредственном контакте с криожидкостью в сосуде 2. В рабочей полости сосуда 2 канал снабжен насадком 15, который установлен соосно каналу 4 и повторяет его сечение,Предлагаемый криостат для исследования сверхпроводящих материалов работает следующим образом, Предварительно осуществляют установку исследуемого образца 6, для чего штангу 7 частично выводят из канала 4 криостата таким образом, чтобы иметь доступ к камере 5 через радиальные отверстия 8, где размещают образец 6 и соединяют его с диагностическими проводами 14, Затем штангу 7 с образцом 6 опускают в криостат, фиксируют ее положение и откачивают сосуд 2 с целью смены газовой среды через трубопровод 12 сторонними средствами. После откачки воздуха из сосуда 2 осуществляют его охлаждение и заполнение криожидкостью, например жидким гелием, Для этого жидкий гелий подают в сосуд 2 по трубопроводу 11, а отходящие пары гелия выводят из криостата через трубопровод 12, При достижении номинального уровня жидкого. гелия в сосуде 2 и заведении тока в обмотку 13 сверхпроводящего магнита проводят исследования сверхпроводящего образца 6 /токовые вводы обмотки 13 условно показаны/, Для смены образца 6 штангу 7 частично выводят из криостата, При этом откачивают пар гелия из камеры 5 через трубопровод 10 с помощью откачивающего устройства 9, например вакуумного насоса, После смены образца 6 при опускании штанги 7 камеру 5 вновь откачивают для удаления воздуха с использованием устройства 9 и трубопровода 10, что исключает загрязнение гелия в сосуде 2 примесями воздуха. При дальнейшем опускании штанги 7 жидкий гелий из сосуда 2 попадает в камеру 5 через радиальное отверстие 8 и образец 6 охлаждается до рабочей температуры, Изменением положения штанги 7 относительно обмотки 13 обеспечивают размещение исследуемого образца 6 в области требуемой напряженности магнитного поля, а затем проводят измерение его характеристик. Выполнение штанги из материала с низким коэффициентом теплопроводности и в виде стержня с поперечным сечением, повторяющим сечение канала, позволяет уменьшить теплоприток из окружающей1735682 р1 Оф ф,ф 2 Составитель И. ШабалинТехред М.Моргентал Редактор Н. Козлова ектор Н, Ревска аказ 1808 , Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 среды к жидкому криоагенту, а также практически исключить протечки криоагента по каналу из сосуда в окружающую среду за счет того, что высота камеры не превышает длину канала. Соединение канала трубопро водом с откачивающим устройством позволяет при выведении штанги из криостата удалить криоагент из камеры в сторонний резервуар и исключить его потери в окружающую среду, а при введении штанги в кри остат исключить попадание воздуха из камеры в сосуд.Использование предлагаемого криостата позволяет проводить исследования с одним или несколькими образцами 15 сверхпроводящих материалов и при этом сократить потери криоагента при смене образцов, за счет сокращения продолжительности промежуточных операций.Формула изобретения 20 1, Криостат для исследования сверхпроводящих материалов, содержащий теплоизолированный корпус, размещенный в нем сосуд для жидкого криоагента, в крышке которого выполнен сквозной канал, камеру для образца, взаимосвязанную со штангой, расположенной с возможностью перемещения вдоль оси канала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения потерь криоагента при смене образца, штанга выполнена в виде стержня из материала с низким коэффициентом теплопроводности, поперечное сечение которого соответствует поперечному сечению канала, при этом камера образована в полости штанги на ее участке, расположенном внутри сосуда для криоагента, а в стенке штанги в этой зоне выполнены радиальные отверстия для введения образца, причем высота камеры не превышает длину канала.2, Криостат по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что снабжен устройством для откачки газа, сообщенным посредством трубопровода с полостью канала,