Криостат для сверхпроводящих резонаторов

(71) Научно-исследовательскийтут ядерной физики при ТомскоОктябрьской Революции и ордендового Красного Знамени политческом институте им. С.И,Киро(54)(57) КРИОСТАТ Для СВЕРХПРЩИХ РЕЗОНАТОРОВ, содержащий т ен а рас- выше- соанов" зона" тного нсти-, ордена ТРУ ни."ОДЯло" ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ зд)05 О 23/30,изолированную камеру .с располо в ней магнитным экраном, о т л ю.щ и й с я тем, что, с целью ширения обласТи применения и и : ния экономичности криостата, о держит герметичную камеру с ус ленным в ней сверхпроводящим р)тором, размещенную внутри маги экрана и соединенную с источни хладагента.9 7638 Изобретение относится к техникенизких температур и может найти применение для обеспечения работы в нулевом ма.гнитном поле сверхпроводящихСВЧ-систем. 5.Известны криостаты для сверхпроводящих резонаторов, в которых нулевоемагнитное поле обеспечивается экра"нами из металла с высокой магнитнойпроницаемостью или катушками Гельм- , 1 Огольца, создающими компенсирующеемагнитное поле. Однако такие устройства имеют плохие весогабаритные показатели и недостаточно надежны еработе, 15Наиболее близким техническим решением к изобретению является криостат для сверхпроводящих резонаторов,содержащий теплоизолированную камеру,. заполняемую жидким гелием, в которой 20расположен сеерхпроводящий магнитныйэкран и экранируемый сверхпроводящийрезонатор, причем магнитный экран выполнен из сверхпроводящего материала,критическая температура которого выше критической температуры материалаэкранируемого сверхпроводящегорезонатора.При охлаждении криостата снацалапереходит в сверхпроводящее состояние ЗОцагнитный экран за счет того, что критическая температура материала экранавыше критической температуры материа.ла экранируемого резонатора. При переходе экрана в сверхпроводящее со 5стояние внешнее магнитное поле выталкивается из его стенок и полости ивокруг экранируемого резонатора образуется зона с нулевым магнитнымполем. По мере дальнейшего понижения 40температуры переходит з сверхпроводя"щее состояние и экранируемый резонатор, причем переход осуществляется внулеирм магнитном поле, благодаря чему отсутствует эффект "замораживания. поля", ухудшающий характеристикисверхпроводящих резонаторов,Однако такой криостат имеет ряд: недостатков. Для изготовления магнитного экра-на требуется применение сверхпровод;.ников с высокой критической темпера" . турой (МЬэ 5 п, ИЬЗСе, йЬА)Се и т.п,), . обладающих весьма высокой стоимостью, 55 Кроме того, сложна технология полу" цения иэ таких сверхпроводников покрытий большой площади. 2С целью дальнейшего повышения электрофизических характеристик в последнее время наметилась тенденция к изготовлению сверхпроводящих резонаторов из сверхпроводников с максимально возможной критической температурой (т.е. из тех же материалов, что и магнитный экран в криостате" прототипе), в связи с чем охлаждение . таких резонаторов в,нулевоммагнйтном поле в криостате описанной конструк-. ции уже стайовится невозможным.Целью изобретения является расширение области применения, заключающееся в обеспечении охлаждения в нулевом магнитном поле любых сверхпро" водящих резонаторов вне зависимости от значения критической температуры их материала и повышении экономичности криостата эа сцет снижения стоимости сверхпроводящего магнитного экрана.. Цель достигается тем, цто криостат для сверхпроводящих резонаторов, содержащий теплоизолированную камеру с расположенным в ней магнитным экраном, содержит герметичную камеру с установленным в ней сверхпроводящим резонатором, размещенную внутри магнитного экрана и соединенную с источником хладагента.На чертеже изображен предлагаемый криостат для сверхпроводящих резонаторов.е разрезе.Криостат представляет собой тепло- изолированную камеру 1, заполняемую жидким гелием 2, в которой размещают" ся магнитный экран 3, экранируемый сверхпроводящий резонатор ц и герметичная камера 5, расположенная вокруг резонатора 4 и соединенная с источником б хладагента..Криостат.работает следующим образом.Перед охлаждением криостата в герметичной камере 5 с помощью источника б создается высокий вакуум, имеющий, как. известно весьма низкую теплопроводность. Затем производится заливка в криостат жидкого гелия, при этом магнитный экран 3, непосредст" венно контактирующий с жидким гелием, переходит в сверхпроводящее состояние, выталкивая иэ своей полости внешнее магнитное поле. В то же время резонатор 4, отделенный от жидкого гелия 2 слоем вакуумнойтеплоизоляции, остается в нормальномсостоянии,каз 7977/1 .Тираж 874 ВНИИП писное П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,илиал 3 917638 4 Для того, чтобы перевести резонатор ным с корпусом герметичной камеры 4 в сверхпроводящее состояние, в ка", (например, в виде тонкого покрытия ), меру 5 с помощью источника 6 проиэво"а откачка полости герметичной камеры дится напуск газообразного или жид" и напуск газа или жидкости в нее мо-" кого гелия, при этом переход резона"гут быть реализованы весьма простыми тора в сверхпроводящее состояние про" , и доступными техническими средствами; исходит в нулевом магнитном поле, , Техническая эфФективность изобреВ предлагаемой конструкции крио" тения состоит в расширении области стата нет, в отличие от прототипа, . применения криостата за счет обеспежестких требований к материаласверх чения.охлаждения в нулевом магнитном проводящего. экрана, экран может быть поле любых сверхпроводящих реэонатоиэготовлен, из любого сверхпроводни- ров, вне зависимости от значения крика с критической температурой выше тической температуры их материала, температуры жидкого гелия,11,2 К, . а также в улучшении его зкономических свинец, ниобий, сплавы свинца с оло З показателей эа счет возможности изговом и др.) . При этом магнитный экран товления магнитного экрана из доступ", может быть выполиен как отдельным зле- ных, дешевыхи технологичных сверх- ментом конструкции так и с мешен" проводящих материалов.