Криостат

 

Использование: термостатирование Отдельных объектов в диапазоне температур .4,5 - .. Криостат содержит сосуд Дырара для жидкого Криоагента, размещенного на нем вакуумную камеру с теплообменником и объектодержателем с электроподогревателем, трубки для подвода и Отвода криоагента из сосуда Дьюара в камеру. Криостат снабжен кожухом, установленным вокруг сосуда Дьюара с образованием между ними вакуумной полости, размещенными в ней экраном, кольцевой ёмкости с аккумулирующим холод веществом . Экран установлен с образованием зазора между ним и сосудом Дьюара. Криостат снабжен трубопроводом для отвода паров криоагента из сосуда Дьюара, расположенным в зазоре между экраном и сосудом Дьюара с обеспечением теплоейго контакта со стенкой последнего. Трубка для отвода криоагента из вакуумной камеры имеет участок, расположенный под ее днищем с обеспечением теплового контакта с ним, и участок, расположенный в кольцёвЬй емкости с аккумулирую щим холод веществом . 1 ил. с/ G

.СОЮЗ СООВЕТСКЙХ сОциАлис Ическйх

РЕСПУБЛИК

„„SQ„„1747825 А1

0 .," I:"1 0.; 2 кп

1 о%Ъ» f ;-"-, гу

Т1",","и ., -уг "тг . Г...;

ЙФ4г": „г Е Д ь „,, Т<в>зг F 25 D Э/1

ГОСУДДПСТВЕННЫнй КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР;;,:, . ."::.",, .:::ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АЙЧ ОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

- - " "-,1::- ." -,::... ."",: „:..-"-"-::::;:,:.,: ."". -..;," .;:,:.;. :.:::;:- :.: -;:,::::: 2 л ,- „-, .(22 .p1)ОМСКИй ПОЛИтЕХНИЧЕСКИй ИНСТОИттуГг ;.::, ";::.":::-:. ВаййЕМ"МЕгжду НИМИ ВаКууМНОй ПОЛОСТИ, p2) А, К; бреусов, Ю. И; Гунько, Ю. П. Меле- "" :"-: размещенными в ней экраном, кольцевой (56) Авторское свидетельнсгтво СССР: ..:. ..: ..;:,::.,:::.зора "между ним и сосудом Дьюара; . ЬЬ 522386; кл. F 25 О 3/10, .1972, -:.::::- - :.,:-:;. ..:., Криостат снабжен трубо

Авторское.свидетелъство СССР """ "."-: " : . да паров криоагента из сосуда Дьюара, рас- ., М 1043439, кл. F 25 D 3/10, 1983. -", - " -:::. -..:::. .: -положенным в зазоре между эк щиом и

- (54) КРИОСТАТ,. ".:::-,:::::.:, . ::..: ":,:. -:::: ::::: .-,::::сосудом Дьюара с обеспечением 1ewjoebro дельных обьектов в диапазоне темкпефатур -" ::отвода криоагента из вакуумной камеры ара для жидкого мриоагента, размещеннЬ-:: .-.: щем с обеспеченйекмк теплового койтакта с го на . нем" вакуумтную камеру c, ним; и участок, располонжйнный в кольцевдйт

, теплообменником и. объектодержателем с .: ".емкости с аккумулйроуютщгим холод вещестэлектроподогревателем, трубки для подво- : .- :::вом 1 ил. (I

Ф ь

Ьи и й

Изобрет .технике и может быть применено в устрой-,.:: мого образца в угказеайнтом криостате необ- .. : . ствах для термостатирования небольшких "- ходимо слить зайас криоагента из него в обьектов s диапазоне температур 4,5 - :-- резервнуюемкость, 300 К., -::,";::: -:, ., ",:, ":; :.:-:;::;::,.-":,;::: ..-, Наиболее близким к изобретейию явля- . ЙЗВЕСтЕН КрИОСтат, СОдЕржуащИй СлООСуд " Етея КрИОСтат, СОдвржащИй СОСуд ДЬЮара.; —.;,;. " дьюара с запасом криоагента, теплообмен .,:-:.:, aiIii иидкого криоагента, размещенную на "," ник, расположенный на зкране, причем вы ""нвм вакуумную камеру с твплообменником "1 коднап трубка теппообменника служит дпл и обьектодержатепем, укрепленный на по- а охлаждения парами криоагента экрана, ва-:: ., следнем.электронатреватель, трубкй для куумнуаг камеру, находящуюся в тепловоМ подвода и отвода криоагента из сосуда Дьюконтакте с теплообмейником, и обьекгтодер-:: " ара. : жатель, .:-:: . : - -; ...,, .. :-..;:- :;.. :..:..:..".; Недостатком дганного устройства являЙЕдОСлтаотКОМ ЭТОГО КреИОСтгата яВЛявтСя ЕтСя бОЛЬШОй раСХОд КрИОаГЕНта ПрИ ЧаотЫХ то, что тепловая защищенность сосуда с за-: сменах исСледуемых образцов, пасОм Крьиоагента оказывается эавиСящей г:::. Цель йзобретенйяк — повышениеудобстотуровня термостатирования и расхода хла -::; ва:при эктСплуатации, 1747825

На чертеже изображен предлагаемый екта в нижнем интервале температур раскриостэт. . ход криоагента через теплообменник 3 увеКриостатсодержит сосуд Дьюара 1 для личен,.то не весь еro холод полезно жидкого криоагента, разМещенную на нем использовать при охлаждении экрана 16. вакуумную камеру 2 с теплоебменником 3 и 5 Оставшаяся часть холода используется на объектодержателем 4, трубки для подвода 5 охлаждение газа в газонаполненной,емко-. и отвода 6 криоагента из сосуда Дьюара 1 в сти 11. После прохождения участка 14 трубi камеру, На объектодержателе 4 укреплен ки 6 криоагент выводится из -криостата электронагреватель 7, Криостат снабжен через вентиль 17 с температурой, близкой кожухом 8, установленным вокруг сосуда 10 комнатной, Таким образом, при проведении

Дьюара 1 с образованием между нйми ваку- низкотемпературных экспериментов в ем- . умной полости 9. В полости 9 размещен кости 11 происходитаккумулирование холоэкран 10, установленный с образованием дв;оставшегося послехождения криоагентэ. зазора между ним с сосудом Дьюара 1, и теплообменника 3 и трубки 6. При том кокольцевая емкость 11 с аккумулирующим 15 личество накопленного холода и его темйехолод веществом. Криостат снабжен тру- ратурный уровейь" зависят от расхбда: бопроводом 12 для отвода паров криоатен- криоагента через теплообменник газа, эата из сосуда Дьюара 1, расположенным в. полняющего емкость 11, и его количества в зазоре между экраном 10 и сосудом Дьюара ней. При прохождении криоагентом участка

1 с обеспечением теплового койтакта со 20 14 его холод последовательно расходуется стенкой йоследнего. Трубка 6 для отвода . сначала на охлаждение газа в емкости 11, криоагента из вакуумной камеры 2 имеет затем — на отнятие от него скрытой теплоты участок, расположенный под ее днищем 13 испарения и конденсацию и на охлаждение с обеспечением теплового контакта с ним, и . уже ожиженного в емкости 11 газа, далее на участок 14, расположенный в кольцевой ем- 25 отнятие от ожиженного газа скрытой теплокости 11 с аккумулирующим холод.вещест- ты и на дальнейшее охлаждение твердого вом, Вакуумная камера 2содержитсъемный газа, Накопленный таким образом в емко- колпак 15 с теплозащитным экраном 16, ук- сти 11 холод используется для охлаждения репленным на днище 13 вакуумной камеры экрана 10 в перйод проведения экспери2. Трубка 6 снабжена вентилем 17, криоа- 30 ментов и между нйми, что улучшает тепло" гент заливается в сосуд Дьюара 1 через вую защищенность запаса криоагента в

,трубку 18 через вентиль 19, а трубопровод сосуде Дьюара 1, увеличивает время его

:: ":12 снабжен вентилем 20.. -,:. .. хранения и уменьшает расход криоагента.

Криостат работает следующим. абра- .. Для замены образца закрывают вейзом.. 35 тиль 17 и йосле разгерметизаций камеры 2

Перед проведением экспериментов со- снимают колпак 15 и теплозащитный экран суд Дьюара 1 через трубку 18 заполняют . 16, При повторном проведении эксперименкриоэгентом, для чего при закрытом" венти- . та, так как масса теплозащитного экрана 16, ле 17 открывают вентили 19 и 20. Пройсхо-. теплообменника 3, образца и трубки 6 неведит ахолаживание сосуда Дьюара 1, Пары .40 лика, расход криоэгента на их захолаживаисйарйвшегося криоагента проходят потру- - ние оказывается незначительным. бопроводу 12, дополнительно охлаждая со-- . Использование изобретения позволяет суд Дьюара 1. После "окончания процесса проводить в широком интервале темперазэхолаживания и заправки сосуда Дьюара 1 тур лабораторные исследования объектов,. вентиль 19 закрывают.. .: . 45 обладающих малыми собственными теплоИсследуемый образец размещают на выделениямй. благодаря аккумулированию теплообменнике 3, после чего устэйавлива- холода Отходящйх паров и Последующему ют съемный теплозащитный экран 16 и полезному его использованйю расход крио- съемный колпак 15, а затем вакуумируют агентаостэетсянаприемлемом уровне,при . камеру 2: Для проведения эксперимента 50 этом достигается удобство эксплуатации криоагент подают в теплообменник 3, для . .крйостата при многократной и частой заме- чего плавно открывают вентиль 17. Жидкий не объекта исследования в процессе экспекриоагент по трубке 5 подается в теплооб- римента. менник3, охлаждая таким образом образец. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Расход крйоагента регулируется вентилями 55 . Криостат, содержащий сосуд Дьюара

17 и 20. Пройдя теплообменник 3, пары кри- для жидкого криоагента, размещенную на . оагента охлаждают днище 13 камеры 2 и "" нем вакуумную камеру с теплообменником теплозащитный экран 16 и далее поступают и объектодержателем, укрепленный на пов кольцевую емкость 11 через участок 14 следнем электронагреватель, трубки для трубки 6, T3K vRK при криостатировании объ- подвода и отвода крисагентэ из сосуда Дью1747825

5 .г; ара в камеру. от л и ч а ю шийся тем, что, паров криоагента: из сосуда Дьюара, распос целью повышения удобства прй эксплуа- ложенным в зазоре между экраном и сосутацйи, криостатснабжен кожухом,установ- дом Дьюара с обеспечением теплового леннЫм вокруг сосуда Дьюара с контакта со стенкой последнего, при этом обраазованием маежа даау йимли вакуумной поло- 5 трубка для отвода криоагента из вакуумной сти, разме1ценный в указанной полости эк- камеры имеет участок, расйолаоженаный под раном, установленным" с образованием ее днищем с обеспеаченйеам" теплового кон Зазора межеду-ним и сосудом. дьюара, коль"- такга с ним;:и у« асток, расапаолаоженный в цЕВОйЕМКОСтИСаФККуМуЛИарауВЮщИМВ ХОЛОд ВЕ- :: КОЛЬцЕВОй ЕМКОСТИ C аККуМуЛИруЮщИМ XOществом, и атрубопро водаоам для отвода 10 лод вещеставом. 2

l !

° ° ° °

° °

° ° ° ° е

° е ° °

° °

° ° ° r °

° ° ° ° Ф

° °

° ° ° ° °

° ° В ° ° ° ° ° Ф ° ° ° Ф

° Ф ° ° ° . 1 ° °

° ° Ф ° ° ° °

° ° ° ° ° 1 ° ° а ° ° 1 ° °

° е ° . Ф ° ° °

° %Ф ° е Ф °

°, ° ° а. ° е °

Ф1

В ° ° °

° Ф с

° В

° ° ° ° а °

ФФ ° .

° ° °

r\ °

° I ° °

° °, ° °

° °

° ° ° е

° ° е °

° ° \ °

° ° ° ° ° ° ° °

° . е ° е ° ° ° °

° °

° ° ФФ ° ЕФ ° е ° °

° ° ° ° ° ° ° ° ° е Ф ° ° °

° ° .. ° ° е е r ° ° . °

° Ф ° а е

° ° ° ° ° ° ° 1 е °

° ° ° ° ° е ° ° е °

Ф ° ° . е °

f4° е ° Ф

° ° ° ° r 1 ° 1 °

Ф

° ° ФФ

° ° ° ° ° ° е \

° °

° ° ° °

* ° ° °

Ф ° °

° Ф В

° °

° В

В ° ° °

Ф ° ° е °

° ° ° ° е е ° ° Ф

° °

° ° °

Фа

1;.

° ° ° е ° °

° ° е ° °

° ° ° ° ° ° °

° ° ° . ° ° ° ° ° °

° а

° ° °:

° °

° а

° ° °

° ° Ф

° 1 °

° Ф ° ° °

° ° °

Ф ° °

° °

° °

° °

° ° °

° °

° ° а ° а

° ° °

° °

° В

° °

° °

° °

Э а

r r

1 °

ФФ

Ф е

° Ф °

° °

° °

В а

Ф а ° а аа аа °

° 1

° Ф е

° е

° 1 ° е

Ф °

° е

° °

1 J е °

° е

° Ф

° °

Ф °

° 1

° ° ° ° °

° е

° . ° — ее ° ° °

° ° ° °

° 1

В еа

В °

° ° ° ° °

t ° а °

° °

° е ° °

° ° °, . е ° ° е °

° Ф ° ° °

° ° ° ° °

° ° ° ° °

° ° ° ° . ° ° е

° ° °: °

° °

° ° °

° ° ° ° ° ф ° °

° ° °

° ° ° ° ° °

° ° В ° Ф ° °

° ° ° ° ° В

° 1 ° ° ° ° ° а °

° ° е е а ° ° а

° ° ° 1 ° ° °

r ° ° ° °

° ° ° ° ° В ° а Ф °

° 1 \ ° ф

° 1 ° а а

° ° ° . °

° а ° ° °

° ° Ф ° ° °

° а ° ° °

° ° а ° °

° ° ° ° ° ° ° °

° °

° а ° е ° °

° °

° ° .Ф ее ° °

° Ф

° °

° е

° ° л

° 1, ° е ° °

Ф

° е

° ° ° е °

° °

° ° е °

° ° е °

Е ° ° ееа

Ф °

Ф ° ° е ° е ° ° ° r °

° °

° ° °

° ° ° ° ° е ° °

° . ° ° °

° ° Фе ° ° ° е Ф J . ° Е а °

° r . ° °

° Ф ° ° .е °

° r 1 r ° е е °

° ° ° ° ° е е ° °

° ° ° е л °

° ° ° Ji °

° ° ° °

° ° ° ° °

° °

r ° ° Е

° ° ° °

° ° r °

° ° нф °

° ° . ° ф е °

° °

° ° ° ° e

Фу Ф е ° е ° а °

° °

° °

° ° ° °

° ° ° ° е

° ° ° а ° ° а ° е ° а е ° ° Ф а ° °

° В . °

° ° Ф Ф ° еа ° °

° ° е Ф °

° ° ° °, ° ° ° ° ° ° ° ( а

° ° е ° ° ° °

° ° ° °

° °... ° ° В ° Ф ° е ° Ф ° ° ° ° ° ° ° °

° r J ° ° е " ° ° Ф ° ° ° Ф

° ° ° ° ° °

° ° r ° ° е ъ ° ° ° ° y ° ° °

° ° Е r r° е °,е ° * е

° ° ° ° r ° ° Ф В ° °

Ф

° ° ° ° ° ° ° ° °

1 а ° е ° ° ° ° а ° ° ° ° ° ° а В °

° ° ° .

° ° °

° ° ° °

° ° ° ° °

° °

° °

° ° ° ° °

1 ° ° е ° еа

° В ° ° ° ° ° ° 1 ° ° е ° Ф

° ° ° ° ° ° ° ° °

° ° ° ° °

° ° еа ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° В ° 11 °