Термокриостат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 522386 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.05.74 (21) 2027447/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.07.76 . Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 15.12.76 (51) М. Кл

F 25 D 3/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.56.536..581 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. А. Смирнов и А. А. Чирков (71) Заявитель (54) ТЕРМОКРИОСТАТ

Изобретение относится к криогенной технике и может быть применено в устройствах для термостатирования небольших объектов в диапазоне температур от 5 до 330 К, Известны криостаты аналогичного назначения, в которых термостатируемый образец помещен в вакуумированной испытательной камере на держателе, охлаждаемом жидким хладагентом, находящимся в сосуде Дьюара. Необходимая температура образца в известных криостатах достигается с помощью электрического нагревателя, помещенного на держателе вблизи образца.

Однако этим криостатом свойственна значительная инерционность при резком изменении температуры и повышенный расход хладагента в слу- 1б чае высокой температуры термостатирования. В эксплуатации эти криостаты неудобны вследствие того, что испытательная камера помещена в нижней части криостата под сосудом Дьюара.

Цель изобретения — создание удобного в эксплуатации термокриостата, позволяющего проводить испытания, например, структур полупроводниковых квантовых генераторов с использованием различных источников света, в широком диапазоне температур при высокой точности регулирования и поддержания температуры.

Достигается это благодаря тому, что испытательная камера находится в непосредственном контакте с теплообменником, выходная трубка которого служит для охлаждения оболочки сосуда

Дьюара, а держатель образца выполнен из двух частей с различной теплопроводностью, причем испытываемый образец и нагреватель расположены на части с высокой теплопроводностью, а часть держателя с меньшей теплопроводностью контактирует со стенкой сосуда Дьюара.

Более удобные условия эксплуатации и обеспечение возможности использования различных источников света достигается размещением испытательной камеры и держателя образца на боковом патрубке сосуда Дьюара.

На чертеже показано устройство термокриостата.

Термокриостат имеет корпус 1 с крышкой 2 и окном 3 для смены образца, герметизирующимся при помощи крышки 4. Хладагент заливается в объем 5 (сосуд Дьюара) через трубку 6, служащую одновременно для отвода паров хладагента. На общем экране 7 укреплен теплообменник 8, вы522386 полненный в виде трубки, навитой с надежным тепловым контактом на основание. Вход теплообменника соединен трубкой 9 с обьемом 5. Трубка

10, являющаяся выходной частью теплообменника, навита с некоторым шагом на экран 7 и служит для охлаждения всей конструкции парами хладагента, проходящими через теплообменник, что обеспечивает более эффективное использование хладагента.

Выход трубки 10 через игольчатый вентиль 11 присоединен к вакуумному насосу.

На боковом патрубке объема 5 укреплен держатель образца 12 с электрическим нагревателем 13.

Часть держателя 14, находящаяся в контакте с объемом 5, выполнена из материала с меньшей теплопроводностью, например, из нержавеющей стали. Базирующий диск 15 служит для фиксированной установки держателя относительно окон 16. Испытательная камера 17 вставляется в теплообменник

8, что позволяет регулировать теплоприток к образцу, устанавливая необходимую температуру стенок камеры.

Для улучшения теплоизоляции экрана 7, теплообменник 8 и трубка 10 с внешней стороны покрыты многослойной вакуумной изоляцией, состоящей из алюминиевой фольги и стеклосетки, что позволило применять в качестве хладагента жидкий гелий без введения в конструкцию рубашки с жидким азотом. Внутри корпуса термокриостата поддерживается вакуум не ниже 1 — 10 тор.

Регулировку температуры образца проводят изменением скорости откачки хладагента через теплообменник с помощью игольчатого вентиля.

Автоматическая стабилизация температуры обеспечивается электронным регулятором, управляющим электрическим нагревателем. Точность стабилизации температуры во всем рабочем диапазоне не (? более 1 К, что определяется классом точности электронного регулятора. Время снижения темперао тур образца от 30о К на 5 С не превышает 1 мин.

Для приведения термокриостата в действие необходимо держатель с образцом установить на боковом патрубке сосуда Дьюара, вставить испытательную камеру в теплообменник и загерметизировать окно крьппкой, откачать внутренний объем термокриостата до давления не более 5 10 тор, залить в сосуд Дьюара жидкий хладагент (азот или гелий) одновременно начать откачку паров из трубки теплообменника для предотвращения ее закупоривания конденсирующимися парами воды.

Изменением с помощью игольчатого вентиля скорости откачки паров хладагента устанавливают необходимую температуру образца и стабилизируют ее электронным регулятором, управляющим электрическим нагревателем. Расход хладагента при работе с жидким азотом не превышает 2,5 л в течение 4- 6 час.

Формула изобретения

Термокриостат для оптико — электрических измерений, имеющий сосуд Дьюара с жидким хладагентом, камеру для испытаний образца, теплообменник, держатель образца и нагреватель, отличающийся тем, что, с целью снижения инерционности, уменьшения расхода хладагента и повышения точности регулирования температуры, испытательная камера находится в непосредственном контакте с теплообменником, выходная трубка которого служит для охлаждения оболочки сосуда Дьюара, а держатель образца выполнен из двух частей с различной теплопроводностью, причем образец и нагреватель расположены на части с высокой теплопроводностью, а часть держателя с меньшей теплопроводностью контактирует со стенкой сосуда Дьюара.

522386

Составитель М. Малафеев Техред А. Демьянова Корректор И. Гокснч

Редактор E. Гончар

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5057/398 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5