Криостат

 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам для исследования объектов при низких температурах . Цель изобретения - обеспечение плавного регулирования температуры и скорости охлаждения объекта. После установки охлаждаемого объекта на подложку 3 камера 2 замораживания герметизируется. Затем производится регулировка муфты-радиатора 5 в зависимости от требуемых температуры объекта и скорости его охлаждения в следующем порядке: при повороте ручки 8 по часовой стрелке корпус также поворачивается в том же направлении относительно втулки. При этом радиальные упруго-гибкие пластины будут наматываться на нее с уменьшением активной теплообменной поверхности . При повороте ручки 8 в обратном направлении намотанные части пластин освобождаются , и их активная теплообменная поверхность увеличивается. Далее отрегулированную муфту-радиатор 5 легко закрепляют на полом стержне 4 посредством резьбового соединения, а затем погружают в емкость 1, заполненную хладагентом. Для получения скоростей охлаждения объекта более низких, чем скорость, соответствующая минимальной теплообменной поверхности пластин , устанавливается теплопроводная игла 6 с низкой теплопроводностью, погружение которой в емкость 1 с хладагентом на разные уровни позволяет получать различные стабильные температурные режимы охлаждения объекта. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Г 25 Р 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ1ТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4272460/28-13 (22) 01.07.87 (46) 30.01.89. Бюл. № 4 (71) Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро научного приборостроения АН УЗССР (72) Р. H. Нигматов (53) 621.594 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 403927, кл. F 25 D 3/10, 1969.

Авторское свидетельство СССР № 735879, кл. F 25 D 3/10, 1980 (прототип). (54) КРИОСТАТ (57) Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам для исследования объектов при низких температурах. Цель изобретения — обеспечение плавного регулирования температуры и скорости охлаждения объекта. После установки охлаждаемого объекта на подложку 3 камера 2 замораживания герметизируется. Затем производится регулировка муфты-радиатора

5 в зависимости от требуемых температуры

„„ЯЦ„„1455185 д1 объекта и скорости его охлаждения в следующем порядке: при повороте ручки 8 по часовой стрелке корпус также поворачивается в том же направлении относительно втулки. При этом радиальные упруго-гибкие пластины будут наматываться на нее с уменьшением активной теплообменной поверхности. При повороте ручки 8 в обратном направлении намотанные части пластин освобождаются, и их активная теплообменная поверхность увеличивается. Далее отрегулированную муфту-радиатор 5 легко закрепляют на полом стержне 4 посредством резьбового соединения, а затем погружают в емкость I, заполненную iëàäàãåíòoì. Для получения скоростей охлаждения объекта более низких, чем скорость, соответствующая минимальной теплообменной поверхности пластин, устанавливается теплопроводная игла 6 с низкой теплопроводностью, погружение которой в емкость 1 с хладагентом на разные уровни позволяет получать различные стабильные температурные режимы охлаждения объекта. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

1455185

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к криостатам для исследо. вания объектов при низких температурах.

Цель изобретения — обеспечение плавного регулирования температуры и скорости охлаждения объекта.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый криостат, разрез; на фиг. 2 муфта-радиатор, вид в аксонометрической проекции.

Криостат содержит цилиндрическую ем-! кость 1 для хладагента, расположенную над ней камеру 2 замораживания с подложкой 3

,,для закрепления исследуемого объекта, по, лый стержень 4 из теплопроводящего материала, соединенный посредством резьбы с подложкой 3 и муфтой-радиатором 5, на ниж, нем основании которой укреплена игла 6.

Муфта-радиатор 5 может включать ци-! линдрический корпус 7 из теплоизоляцион ного материала с ручкой 8 для его вра:; щения и продольными прорезями 9 в стен ках, втулку 10 из теплопроводящего мате, риала с закрепленными на ее наружной по-. верхности радиальными упругогибкими пластинами 11 из теплопроводящего материала.

Втулка 10 имеет внутреннюю резьбу для соединения с полым стержнем 4 и установлена в корпусе 7 соосно с ним. При этом радиальные пластины 11 пропущены через прорези 9 и могут перемещаться в них при, вращении корпуса 7 относительно втулки 10.

Для крепления теплопроводной иглы 6 . во втулке 10 предусмотрено шестигранное, отверстие 12. Корпус 7 выполнен из мате-! риала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала полого стержня 4, имеет съемную теплоизоляционную крышку 13. Под подложкой 3 установлен электронагреватель 14 для нагрева объекта в случае необходимости до температуры, выше комнатной.

Принцип действия криостата заключается в следующем.

После установки охлаждаемого объекта на подложку 3 камера 2 замораживания герметизируется. Затем производится регулировка муфты-радиатора 5 в зависимости от требуемых температуры объекта и скорости его охлаждения в следующем порядке. При повороте ручки 8 по часовой стрелке корпус 7 также поворачивается в том же направлении относительно втулки 10. При этом пластины 11 будут наматываться на нее с уменьшением активной теплообменной поверхности. При повороте ручки 8 в обратном направлении намотанные части пластин

11 освобождаются и их активная теплообменная поверхность увеличивается. Далее муфту-радиатор 5 легко закрепляют на полом стержне 4 посредством резьбового соединения, используя шестигранное отверстие

12 во втулке 10 для ключа с шестигранной головкой. Затем отрегулированную муфту погружают в емкость 1, заполненную хл ада гентом.

5 !

О

Для получения скоростей охлаждения объекта более низких, чем скорости, соответствующие минимальной теплообменной поверхности пластин, устанавливается теплопроводная игла 6 с низкой теплопроводностью, погружение которой в хладагент на различные уровни позволяет получать различные стабильнь!е температурные режимы охлаждения объекта.

Верхняя часть корпуса 7 исключает непосредственный тепловой контакт полого стержня 4 с хладагентом, что обеспечивает независимость температуры и скорости охлаждения объекта от уровня хладагента в емкости 1. Кроме того, внутренний диаметр верхней части корпуса 7 и внешний диаметр полого стержня 4 выполнены равными, но позволящими свободное относительное вращение с минимальным люфтом. Это дает возможность легко производить регулировку муфты-радиатора 5 при комнатной температуре. Однако, при охлаждении происходит захват верхней частью корпуса 7 полого стержня 4 из-за разности их коэффициентов линейного расширения, что позволяет фиксировать угол поворота корпуса 7 относительно полого стержня 4, а следовательно, втул к и 10.

В случае необходимости создания градиента температуры на подложке 3 ее разделяют на части теплоизолируемой перегородкой (не показано) и регулировкой муфтырадиатора 5 на одной части подложки 3 или регулировкой двух муфт-радиаторов 5 на двух противоположных ее частях добиваются нужного градиента температуры.

Таким образом, наличие муфты-радиатора 5 с регулируемой площадью теплообменной поверхности при постоянстве ее массы позволяет устранить неоднозначную связь между площадью теплоотвода и теплоемкостью охлаждаемой части системы, поскольку последняя в этом случае будет постоянна, а посредством муфты-радиатора 5 обеспечивается только изменение площади теплоотвода, чем обусловливается эффективность регулировки в предлагаемом криостате.

Обеспечивается также непрерывность изменения температуры, скорости охлаждения и нагрева сбъекта благодаря возможности плавной регулировки площади теплообменной поверхности пластин 1 муфты-радиатора 5.

Кроме того, большое значение отношения площади теплоотвода к массе при максимальной теплоообменной поверхности пластин 11 муфты-радиатора 5 по сравнению с теплопроводными иглами известного устройства позволяет достичь более высоких значений скоростей и более низких температур охлаждения, т. е. расширяется диапазон регулирования.

Формула изобретения

1. Криостат, содержащий емкость для хладагента, расположенную над ней камеру

1455185

Составитель В. Чантурия

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 7442/47 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобрсгениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!33035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная. 4 замораживания с подложкой для размещения исследуемого объекта и теплопроводную иглу, отличающийся тем, что, с целью обеспечения плавного регулирования температуры и скорости охлаждения объекта, он снабжен полым стержнем из теплопроводящего материала и муфтой-радиатором с регулируемой площадью теплообменной поверхности, при этом полый стержень закреплен вертикально в подложке и муфте-радиаторе посредством резьбовых соединений, а теплопроводная игла укреплена на нижнем основании муфты-радиатора острием вниз.

2. Криостат по п. 1, отличающийся тем, что муфта-радиатор включает цилиндрический корпус из теплоизоляционного материала с ручкой для его вращения и продольными прорезями в стенках, цилиндрическую втулку из теплопроводящего материала с закрепленными на ее наружной поверхности вдоль образующих радиальными упругогибкими пластинами из теплопроводящего материала, при этом втулка установлена в корпусе соосно с ним, а радиальные пластины размещены в прорезях корпуса с возможностью перемещения в них вращении корпуса относительно втулки.