Криостат

пю Союз Советских Соиалистическия Республик(51)М. Кл,Г 17 С 3/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(71) Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР(54) КРИОСТАТ Изобретение относится к ниэкотемпературной радиоэлектронике и криогенной технике и может использоваться для размещения в нем различных охлаждаемых СВЧ-устройств5Известен криостат для СВЧ-устройств, который сохраняет работоспособность при его наклонах до 90 в вертикальной плоскости 1,Однако такой криостат нельзя наколонять на угол более 90 и при его наклонах размещенное в нем СВЧ-устройство меняет положение относительно поверхности Земли, В некоторых случаях криостат необходимо наклонять на угол более 90 или вращать в вертикальной плоскости, например при установке на антеннах, летательных аппаратах и т.п. При этом иногда не О обходимо, чтобы размещенное в нем СВЧ-устройство не меняло своего положения относительно поверхности Земли (например, в случае размещения в криостате СВЧ-датчика гравиметра). Кроме того,в таком криостате пар жидкости не используется для охлаждения его элементов, а через дренажно-заливочные патрубки эвакуируется из емкости.ЗО Известен также криостат, содержащий сферические внутрений и наружный сосуды Дьюара, заливочный и дренажный патрубки, размещенное в криостате СВЧ-устройство с линиями связи и устройство закрепления внутреннего сосуда относительно наружного (2Этот криостат имеет значительные теплопритоки по линиям связи, что снижает ресурс его работы,Целью изобретения является возможность наклона или вращения криостата в любой вертикальной плоскости при сохранении положения размещенного в нем СВЧ-устройства и увеличение ресурса работы криостата. Это достигается тем, что устройство закрепления выполнено в виде карданова подвеса, вакуумная полость внутреннего сосуда снабжена грузом, расположенным на одной оси с горловиной и линией связи, и размеры сосудов связаны следующей зависимостью1, где В - радиус внутренней 23 поверхности наружного сосуда, г радиус наружной поверхности внутреннего сосуда, Х - максимальная длина волны СВЧ-устройства,Кроме того, наружная поверхность внутреннего сосуда и внутренняя поверхность наружного сосуда покрыты электро- проводным материалом, например серебром, а карданов подвес выполнен из диэлектрического материала с малыми СВЧ-потерями, например из плавленного квар Иа.На фиг. 1 изображен предлагаемый криостат, сечение в вертикальной плоскости; на фиг. 2 - то же,сечение в горизонтальной плоскости. 10Внутренний сосуд Дьюара 1, состоящий иэ емкости 2 и выполненного в виде. сферы кожуха 3, пространство между которыми вакуумировано и заполнено теплоиэоляционным материалом,15 расположен внутри наружного сосуда Дьюара 4. Наружный сосуд состоит из сферической емкости 5 и корпуса 6Внутренний сосуд Дьюара 1 соединен с наружным сосудом Дьюара 4 кардановым подвесом 7, который состоит иэ кольца 8, диаметрально-противоположно размещенных внутренних осей 9 и наружных осей 10, Внутренние оси 9 соединены с подшипниками 11, распо ложенными в камерах 12, а наружные оси 10 - с подшипниками 13, расположенными в камерах 14. Кольцо 8, оси 9 и 10 выполнены из радиопроэрачного в рабочем диапазоне частот материала 30 с малыми потерями, например из плавленного кварца. Объем полости 15, заключенной между кожухом 3 и емкостью 5, определен разностью радиусов емкости 5 и кожуха 3, равной не 35 менее двух длин рабочих волн расположенного в криостате СВЧ-устройства, что и обеспечивает наличие многомодового резонанса в полости 15. Для исключения влияния камер 12 и 14 на 40 СВЧ-поле в полости 15 они закрыты со стороны полости крышками 16 и 17 соответственно, Внутри сосуда Дьюара 1 размещено СВЧ-устройство 18, которое соединено с резонансной полостью 15 линиями 19 связи, Дренажный патрубок 20 соединяет внутреннюю полость сосуда Дьюара с резонансной полостью 15, При необходимости вакуумировать СВЧ-устройство 18 линия 19 связи закрывается аналогичным радиопрозрачным окном 21. Заливочный патрубок 22 предназначен для заполнения сосуда Дьюара 1 криогенной жидкостью, Он соединен с емкостью 5 и корпусом 6. В рабочем положении криостата патрубок 22 зак рыт крышкой 23. Змеевик 24 расположен в вакуумной полости сосуда 4 и имеет с емкостью 5 хороший тепловой контакт. Его вход 25 соединен с полостью 15,а выход 26 - с внешней средой или газ гольдером, В нижней части сосуда 1 в его вакуумной полости на одной оси с горловиной и линией 19 связи расположен груз 27, смещающий центр тяжести сосуда 1 по оси вниз. 65Криостат работает следующим образом,Перед заливкой криостата криогенной жидкостью совмсщают оси патрубков20 и 22, В патрчбки вставляют сифон ипроизводят заполнение сосуда 1 криогенной жидкостью, Испарившаяся жидкость при этом попадает через патрубок 20 в резонансную полость 15, Далее пар через вход 25 заходит в змеевик 24, охлаждает емкость 5, снижаятем самым теплоприток к криогеннойжидкости, а следовательно, увеличиваяресурс работы криостата при одноразовой заливке,Ресурс работы криостата увеличивается и иэ-эа того, что линии связинепосредственно не соединяют устройство 18 с внешней средой. Соединениеосуществляется через полость 15 (т,е.существует разрыв теплового моста внешняя среда - криогенная жидкость). Карданов подвес 7 крепится ккожуху 3 и емкости 5, охлаждаемых парами, поэтому теплоприток через негонезначителен, Через выход 26 змеевика 24 гар эвакуируется либо во внешнюю среду, либо в газгольдер. Тем жепутем пар будет эвакуироваться изкриостата и после заполнения сосуда1, для чего патрубок 22 закрываюткрышкой 23. Для предотвращения выходапара через линию 28 ее вакуумируютокном 29,Г 1 ри наклоне сосуда 4 на некоторыйугол (или его вращении) в вертикальной плоскости поворачиваются оси 9и 10 в подшипниках 11 и 13 и смещается кольцо 8 карданова подвеса 7. Приэтом, благодаря смещению центра тяжести сосуда 1 грузом 27 вниз, сосудбудет занимать одно и то же положениев любом случае, т.е. устройством 18вертикально к Земле, а дренажным патрубком 20 вверх, независимо от угланаклона сосуда 4, следовательно,жидкость из сосуда 1 не будет выливаться, Таким образом обеспечиваетсяработоспособность криостата при любом наклоне сосуда 4,Питание устройства 18 СВЧ-знергиейосуществляется следующим образом.Линия 28 связи соединяет источникСВЧ-энергии с полостью 15, В связис тем, что объем полости 15 во многораэ превосходит куб длины рабочейволны ( М Л), то полость 15 небудет обладать селективными свойствами, так как резонансные кривые отдельных резонансов будут перекрываться,Таким образом, резонансная полость15 представляет собой эхо-резонатор и возбуждается на любой частоте в пределах рабочей полосы линийсвязи, Полость 15 связана с СВЧ-устройством 18 линией 19 связиТакимобразом, внешний СВЧ-источник связанс устройством 18 линиями 19 и 8 связи через резонансную полость 15, Приэтом, благодаря наличию большого количества резонансов в полости )5,15 5 606 энергии через нее будет передаваться независимо от положения линии 19 относительно линии 2 Ь,т.е.при любых угловых наклонах сосуда 4 относител н суда 1.т ьно соДля снижения омических потерь в полости 15 наружная поверхность кожуха 3, а также внутренняя поверхность емкости 5 покрыта высокопроводящим слоем, например серебром,Формула изобретения.1. Криостат, содержащий сферические внутренний и наружный сосуды Дьюара, заливочный и дренажный патрубки, размещенное в криостате СВЧ- устройство с линиями связи и устройство закрепления внутреннего сосуда относительно наружного, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения ресурса работы криостата1 устройство закрепления выполнено в виде карданова подвеса, вакуумная полость внутреннего сосуда снабжена 406 6грузом и размеры сосудов связаны следующей зависимостью:Р-г )2 Хгде В - радиус внутре.ней поверхности наружного сосуда;г - Радиус наружной поверхностивнутреннего сосуда;Л - максимальная длина волныСВЧ-устройства,2, Криостат по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что наружнаяповерхность внутреннего сосуда ивнутренняя поверхность наружного сосуда покрыты электропроводным материалом, а карданов подвес выполнениз диэлектрического материала с малыми СВЧ-,потерями. Источники инФормации, принятые вовнимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРМ 434390, кл, С 05 О 23/30 19722 ККриогенная и вакуумная техника, Сборник, вып.3, Харьков, 1973,с. 70-73,Составитель Г.Техред 3, Фанта шанская Коррек Редактор Т, К В. Синицк Заказ 4848 2 атент, г. Ужгород, ул, Проектная,.пиал П тираж ЦНИИПИ Государ ло делам из 113035 Москва Ж 19 бретений 5 Раушс Подписноекомитета ГССРи открытийая наб. д, 4