Криостат для исследования образца

1555607 45 ке теплоизолированной камеры 3 под перегородкой 7. Через переливную трубку 11 в нижний отсек камеры 3 поступает парожидкостная фаза хладагента, охлаждающая тепловой мост 6 и посту 5 пающая через дренажные отверстия в перегородке 7 в верхний отсек, откуда по трубе 13 пары выводятся наружу. Изобретение относится к криогеннойтехнике и может быть использовано при исследовании электрических параметров полупроводниковых приборов и структур в температурном интервале от азота и выше комнатной, в частнос ти при применении метода нестационарной емкостной спектроскопии глубоких уровней.Цель изобретения - повышение точности измерения и снижение расхода 25 хладагета.На фиг. 1 изображен криостат, разрез; на фиг. 2 - теплоизолированная камера, разрез, вид сбоку.Криостат для исследования образца содержит сосуд Дьюара 1 с нагревателем 2 и теплоизолированную камеру 3, снабженную внешним 4 и внутренним 5 экранами и тепловым мостом 6 и разделенную горизонтальной перегородкой 735 с дренажными отверстиями на два отсека. Один из отсеков предназначен для охлаждаемого образца 8 и образован в верхней части камеры 3 между ее стенками и перегородкой 7. Участок теплового моста 6, расположенный пад перегородкой 7 предназначен для крепления образца 8 и датчика 9 температуры, например термопары. Камера 3 имеет нагреватель 10, выполненныйплоским, который закреплен на тепловом мосту 6 под перегорбдкой 7. Иамера 3 сообщена с сосудом Дьюара 1переливной трубкой 11, верхний конечный участок которой имеет контакт с50нагревателем 10. На другом конце пере"ливной трубки 11 укреплен нагреватель 2 сосуда Дьюара 1. Устройствосодержит блок. 12 регулирования температуры, к которому через трубку13 подсоединены нагреватели 2 и 10и датчик 9 температуры. Теплоизолированная камера 3 крепится в сосуде .Дьюара 1 на трубе 13 через уплотниВнешний экран 4 камеры 3 обеспечиваетэлектромагиитную защиту образца, авнутренние экраны 5 выравнивают температуру объема камеры 3. Возможностьподвода хладагента в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон безрезких температурных перепадов,2 ил,тельный узел 14 на верхней крьппке. Нагреватель 2 изолирован со стороны хладагента.Криостат работает следующим образом.После установки образца 8 в измерительный отсек теплоизолированную камеру 3 помещают в сосуд Дьюара 1 с хладагентом. В блоке 12 регулирования температуры устанавливают скорость охлаждения, при этом включается нагреватель 2 и через переливную трубку 11 в нижний отсек дозированно поступает парожидкостная фаза хладагента, который, испаряясь в этом отсеке и охлаждая тепловой мост 6, через дренажные отверстия в перегородке 7 поступает в верхний измерительный отсек для образца 8 и по трубе 13 выводится наружу, охлаждая при этом контактное устройство и подводящие провода. При этом температуры пара и теплового моста 6 одинаковы, что устраняет температурный градиент по об" разцу 8.При достижении необходимой температуры, зафиксированной датчиком 9, например термопарой, блок 12 регулирования температуры работает в следующем режиме, автоматически подключая нагреватель 2 для охлаждения или нагреватель 10 для повьппения температуры. Внешний металлический экран 4 необходим для электромагнитной защиты образца 8 от наводок, в то время как внутренние экраны 5 выравнивают температуру объема теплоизолированной камеры, сглаживая и устраняя температурные колебания, недопустимые при измерениях. При необходимости быстрогоохлаждения измеряемого .образца 8 теплоизолированная камера 3, благодаря узлу 14, имеет возможность вер"тикального перемещения и может соприкасаться тепловым мостом 6 с уровнем15556 хладагента, что совместно с нагревателем 2, подающим парожидкостную фазу хладагента в нижний отсек камеры 3, форсировано понижает температуру об 5 разца 8 до температуры хладагента. Повьппение температуры осуществляется. .через блок 12 регулирования температуры, при этом нагреватель 2 выключается, прекращая подачу парожидкостной 10 фазы хладагента в нижний отсек теплообменника, и включается нагреватель 10, который обеспечивает с одной стороны теплоприток по тепловому мосту 6 к образцу 8, а с другой - повышая температуру газа в этом отсеке, а следовательно, и внутренних тепловых экранов 5, что стабилизирует температуру верхнего измерительного отсека для образца 8 и устраняет градиент температуры на измеряемом образце 8.Конструкция данного криостата обеспечивает более высокую производительность и точность измерений при одно" временном уменьшении расхода хлад агента. Благодаря наличию в камере двух раздельных отсеков, изготовленных из материала с плохой электро- и тепловой проводимостью, но имеющих внешние и внутренние металлические экраны (медные), обеспечивается электромагнитное экранирование и малая тепловая инерционность, наличие между отсеками перегородки с дренажными отверстиями и теплового моста, а также выполнение нагревателя камеры плоским и соединение последнего с тепловым мостом обеспечивает регулирование температуры измеряемого образца через ,тепловой мост и пары хладагента, что 4 О устраняет градиент температуры по образцу. Возможность подвода хладагента,в виде парожидкостной фазы в нижний отсек камеры реализует весь температурный диапазон без резких тем пературных перепадов, Теплоизоляция нагревателя переливной трубки от внешней криогенной жидкости позволяет подавать хладагент, находящийся непосредственно в трубе в виде паро О жидкостной фазы, в нижний отсек камеры. 07 оНаличие внутренних тепловых экранов в двух отсеках камеры обеспечивает выравнивание температуры.Возможности вертикального перемещения теплоизолированной камеры в сосуде Дьюара обеспечивает пре необходимости форсированного охлаждения контакт теплового моста с хладагентом (криогенной жидкостью) и отсутствие его при других режимах работы и более высоких температурах.Конструкция криостата совместно с блоком регулирования температуры позволяет ступенчатое охлаждение или ступенчатый нагрев со стабилизацией температуры на заданном уровне необходимое время: либо производить непрерывный нагрев или охлаждение с регулируемой скоростью, причем как нагрев, так и охлаждение можно проводить с любого уровня температур. формула изобретения Криостат для исследования образца, содержащий сосуд Дьюара с нагревателем и теплоизолированную камеру с отсеком для охлаждаемого образца, нагревателем с датчиком температуоы, переливную трубу, блок регулирования температуры, соединенный с нагревателями и датчиком температуры, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и снижения расхода хладагента, тепло- изолированная камера снабжена внешним и внутренним экранами и тепловым мостом и разделена горизонтальной перегородкой, при этом отсек для охлаждаемого образца образован в верхней части камеры между ее стенками и перегородкой, а участок теплового моста, расположенный над перегородкой, предназначен для крепления образца и датчика температуры, причем нагреватель камеры выполнен плоским,.закреплен на тепловом мосту под перегородкой и имеет контакт с конечным участком переливной трубки, а нагреватель сосуда Дьюара укреплен на другом конце переливной трубки.1555607 Составитель 11.1.1 абалинаРедактор А.Козориз Техред 31, Оердакова Корректор О. Кравцова Тираж 4 одписно аказ ВН 1 П осуд роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 твенного комитета 1 13035, Москва, Бизобретениям и открьггиям при ГКНТ С35, Раушская наб., д, 4/5