Оптический криостат
Владельцы патента RU 2486480:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" (RU)
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для проведения оптических и фотоэлектрических исследований в диапазоне криогенных температур. Основой данного криостата является корпус 1, выполненный в виде стакана из теплоизолирующего материала (например, пенопласта). На дне внутренней части корпуса расположен держатель образца 2, выполненный из материала с высокой теплопроводностью для снижения градиента температуры (например, меди). В дне корпуса 1, вблизи образующей внутренней стенки, выполнено одно или несколько отверстий 3. Нижняя наружная часть корпуса выполнена таким образом, что он плотно (без зазоров) устанавливается в горловую часть сосуда 4 с жидким криоагентом 5. При испарении холодный сухой газообразный криоагент поступает через отверстия 3 внутрь корпуса и вытесняет из него теплый (влажный) воздух и тем самым устраняет возможность «обмерзания» держателя и установленного на нем исследуемого образца. Пары носителя омывают держатель, что приводит к его охлаждению. Изобретение позволяет исключить изменение спектра падающего излучения из-за наличия окон, получить возможность проведения исследований в широком диапазоне температур (отличных от температуры хладагента), просто в реализации и имеет низкую стоимость. 1 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено, в частности, для проведения оптических и фотоэлектрических исследований в диапазоне криогенных температур.
Известен выбранный за прототип термостат приемника ИК излучения, содержащий установленный в корпусе, закрепленный в оправе вакуумированный сосуд Дьюара, снабженный внешним и внутренним входными окнами, напротив которых на охлаждаемом держателе расположен кристалл с фоточувствительными элементами, а герметичная полость, образованная держателем, сосудом Дьюара и оправой, заполнена осушенным газом (см. RU №2213941, МПК 7 G01J 5/02, 2003 г.). Этот криостат имеет ряд недостатков:
1) наличие двух окон может приводить к изменению спектра падающего на исследуемый образец излучения;
2) требуется предварительное заполнение внутренней камеры осушенным газом и ее герметизация.
Техническим результатом использования предлагаемого криостата является устранение указанных недостатков. Кроме того, предлагаемый криостат имеет более простую конструкцию и, как следствие, более низкую стоимость.
Указанный технический результат достигается тем, что:
а) в предлагаемом оптическом криостате отсутствует входное окно,
б) конденсация паров воды на объекте исследования предотвращается заполнением внутренней полости криостата (камеры) сухим газообразным криоагентом, например азотом, получаемым испарением криогента из жидкой фазы.
На фиг.1 схематически изображен оптический криостат (вид сбоку), который состоит из следующих частей:
1 - корпус;
2 - держатель образца;
3 - отверстия для паров криоагента;
4 - сосуд с жидким криоагентом;
5 - жидкий криоагент.
Основой данного криостата является корпус 1, выполненный в виде стакана из теплоизолирующего материала (например, пенопласта). На дне внутренней части корпуса расположен держатель образца 2, выполненный из материала с высокой теплопроводностью для снижения градиента температуры (например, меди). В дне корпуса 1, вблизи образующей внутренней стенки, выполнено одно или несколько отверстий 3. Нижняя наружная часть корпуса выполнена таким образом, что он плотно (без зазоров) устанавливается в горловую часть сосуда 4 с жидким криоагентом 5.
При испарении холодный сухой газообразный криоагент поступает через отверстия 3 внутрь корпуса, вытесняет из него теплый (влажный) воздух и тем самым устраняет возможность «обмерзания» держателя и установленного на нем исследуемого образца. Пары носителя омывают держатель, что приводит к его охлаждению.
Предложенная конструкция криостата была использована для исследования спектральных характеристик фотодиодов и фотоприемных устройств в диапазоне 1,8-2,6 мкм. Фотоприемное устройство имело габариты 13×13×8 мм, массу 2 грамма, диаметр оптического окна составлял 2,3 мм.
Техническим результатом использования разработанного криостата было существенное упрощение конструкции, удобство в работе и снижение стоимости. Изобретение позволило провести измерения спектральной чувствительности в диапазоне температур от 77 K (температура жидкого азота) до 293 K.
Оптический криостат, содержащий корпус, внутри которого размещен держатель образца, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде стакана из теплоизолирующего материала с возможностью установки его нижней наружной части в горловую часть сосуда с жидким криогентом без зазора, при этом в дне корпуса, вблизи образующей внутренней стенки, выполнено не менее одного отверстия, а держатель образца установлен внутри корпуса на его дне без перекрытия отверстий.
