Криостат
Иллюстрации
Показать всеРеферат
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 °