Криостат для охлаждения детекторов

Криостат для охлаждения детекторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И АН

ОП С ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик ро763651

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15. 05. 78 (21) 2614819/28-26 (1) М. Кл. с присоединением заявки Но(23) ПриоритетF 25 0 3/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150980.Бкзллетеиь 1 1о 34

Дата опубликования описания 170980 (53) УДК 621.59 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Ф. Халин, Г. К. Хомяков, A. Г. Страшинский и В. A. Нечепоренко (71) Заявитель (54) KPHOCTAT ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ДЕТЕКТОРОВ

Изобретение относится к технике исследований при низких температурах н касается консттзукиий криостатов, используемых для охлаждения детекторов.

Известен криостат, содержащий резервуар с гелием, окруженный радиационным экраном и эактзепленный на трубках в наружном кожухе, снабжен- 10 ный проходящей через резервуар с гелием тонкостенной трубкой со штоком для перемещения образца, на конце которой укреплен контейнер с теплообменником. причем теплообменник и держатель образца соединены гибким хладопроводом, что позволило повысить эффективность теплопередачн между образцом и теплообменником, а также обеспечить возможность получения более низких темпеоатур образца. Поскольку держатель образца прикреплен к штоку, находится в контакте с трубкой череэ притертые поверхности, то возникающие в криос- 25 тате колебания передаются на образец, что приводит к погрешностям птзи измерении (1) °

Известен также криостат для охлаждения детекторов, состоящий из сосуда Дьюара, выполненного с зауженной нижней частью, в которой установлена камера с детектором и адсорбционного угольного насоса для откачки межстеиного пространства сосуда, в котором адсорбционный угольный насос установлен внутри сосуда, а на его корпусе размещен стакан, заполняемый жидким хладагентом „21 устройство предотвращает конденсацию паров воды и углекислого газа на поверхности детектотза во время запуска и обеспечивает раздельное охлаждение насоса и детектора. Жидкий хладагент по трубке поступает непосредственно к медной площадке, на которой крепится детектор. Для жесткого фиксирования медной площадки с детектором в заданном положении применена центрирующая шайба из фтооопласта. Внутри сосуда расположен адсорбционный насос, на корпусе которого сверху закреплен стакан. По мере заполнения стакана хладагентом адсорбцнонный насос откачивает межстенное пространство со:суда Дьюара.

После заполнения хладагентом стакана происходит заполнение сосуда и

763651

40 охлаждение детектора. Такое последовательное заполнение сосуда хладагентом устранило конденсацию паров воды и углекислого газа на поверхностях детектора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является криостат для охлаждения детекторов, содержащий сосуд Дьюара, охлаждаемый адсорбционный насос и камерЧ с детектором, размещенную у днища сосуда Дьюара, и сообщающуюся с сосудом посредством патрчбка и металлического хладопровода f3)

К недостаткам аналога и прототипа следует отнести механические вибрации, возникающие в криостате, они вызывают микрофонный эффект в петекторе, что ухудшает энергетическое разрешение регистрирующей аппаратуры например спектрометра рентгеновского излучения.

Нелью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. предотвращение перепачи механических вибраций к детектору, вызывающих мик рофонный эффект °

Поставленная цель достигается тем что патрубок, соединяющий сосуд и камерч с детектором, снабжен выполненной иэ материала с низкой тепловой и звуковой проводимостью гофрированной эластичной кольцевой перфорированной мембраной, с юстировочным устройством, в которой закреплен хладопровод, выполненный в виде пучка гибких проводов.

Кооме того, хладопровод снабжен коаксиально установленным радиационным экраном, сосчд Дьюара снабжен центрирующим элементом, выполненным в виде плоской кольцевой перфорированной мембраны иэ матернала с низкой тепловой и звуковой проводимостью, размещенной у днища сосуда.

Материалом, из которого изготовлены мембраны, слчжит фторопласт.

На фиг. 1 изображен в разрезе общий вид криостата, на Фиг. 2 - чертеж детекторной части криостата, на

Фиг. 3 - чертеж чэла нижней части экрана.

Криостат содержит сосуд 1 для хладагента, окрчженный промежуточным радиационным экраном 2, и закрепленный в кожухе 3 с датчиком давления

4 и вентилем 5 для откачки межстенного пространства, образованного стенкой сосуда для хлалагента и ко" жухом. В плоском дне 6 сосуда 1 выдавлена кольцевая канавка 7 для размещения адсорбционного насоса 8. Адсорбент помещен в кольцевой гофрированный каркас, выполненный из сетки и имекщий П-образную в сечении формч, введенный в канавкч 7. Канавка

7 цилиндрическими поверхностями образует отсеки 9 и 10, последовательно заполняемые жидким хладагентом.

Отсек 9 снабжен крышкой 11 с отверстием для заливки хладагента и последовательного охлаждения алсообционного насоса 8 и детектора 12, который с помощью разборного корпуса

13 закреплен с хорошим тепловым контактом на съемном хладопроводе 14, кроме детектора в корпусе расположена часть предусилителя сигналов, пос- . тупающих с детектора. Хладопровод 14 выполнен с большим значением постоянной затухания акустических волн в виде пучка гибких проводов, например многожильного шнура из луженого медного провода, концы которого закреплены в наконечниках 15 и 16. Радиационный трубчатый экран 17 с помощью резьбового соединения 18 и уступа 19 прижимает наконечник 15 к выступу 20, расположенному на боковой нижней части сосуда 1. На наконечнике 16, выпол ненном в виде ступенчатого винта, закреплены последовательно эластичная мембрана 21 и корпус 13. Гофрированная съемная кольцевая мембрана

21 с отверстиями для откачки выполнена из малотеплопроводного и малоэвукопроводного материала, например иэ фторопласта, с радиальной конусной поверхностью, которая центрируется Io конусной поверхности отверстия патрубка 22 и с помощью юстировочного устройства 23 закрепляется на уступе ступенчатого отверстия патрубка 22. Экран 17, уменьшая нагревание хладопровода, одновременно уменьшает охлаждение мембраны, сохраняя ее свойство гасить акустические колебания. Юстировочное устройство 23 состоит из резьбового кольца

24 с зажимными 25 и юстировочными винтами 26, расположенными по окружности, и пружинного кольца 27 с отогнутыми лепестками 28, противостоящими юстировочным винтам 26. Юстировочное устройство обеспечивает хороший тепловой контакт, способствует гашению акустических колебаний. На торцовой поверхности патрубка 22, закрепленного в отверстии на боковой поверхности кожуха 3, герметично закреплена камера детектора 29. Для центрирования сосуда 1 и гашения вибраций сосуда относительно кожуха 3 применен центрирующий элемент 30 в виде кольцевой плоской мембраны из малотеплопроводного и малозвукопроводного материала, например иэ фторопласта, с рядами отверстий 31, Который по периметру зажат в кольцевой канавке 32 кожуха 3 с помощью разрезного пружинного кольца 33 с винтовой распоркой и в центре винтом 34 в гайке-винте 35 на дне сосуда 1. Ряды отверстий 31 служат для улучшения условий гашения акустических волн и для откачки. Ацгорбционный насос 8 крепится в кольцевой канавке 7 сосуда 1 с помощьи поддона 36 и гайки37.

763651

Нижняя часть промежуточного радиационного экрана 2 выполнена в виде кольца и закреплена на его цилиндрическом уступе 38 с помощью, например, съемной диафрагмы Калина 39, уменьшающего охлаждение элемента 30 и тем самыч способствующего сохранению его свойства гашения акустических колебаний, при обеспечении гигиены сборки и экономии хладагента.

Криостат работает следующим образом.

Жидкий хладагент заливают в отсек

9 сосуда 1 через отверстие в крышке

11 для охлаждения адсорбционного насоса 8, который откачивает межстениое пространство сосуда Дьюара, и объем, в котором располагаются часть предусилителя и детектор 12, укрепленные с помощью корпуса на эластическом хладопроводе 14 с трубчатым экраном 17, до высокого вакуума. Пред варительно объем откачивается через вентиль 5 до низкого вакуума. Первоочередное охлаждение адсорбционного насоса до температуры жидкого хладагента предотвращает конденсацию паров воды и углекислого газа на детекторе, который является идеальным геттером при охлаждении.

Конструкция криостата благодаря наличию гибкого металлического хладопровода, а также кольцевых мембран для крепления корпуса детектора с хладопроводом и резервуара с хладагентом к кожуху, выполненных из материалов с большим значением постоянной затухания акустических волн, значительно ослабляют акустические волны, возникающие в криостате прн кипении хладагента и при механихческих воздействиях на криостат извне, тем самым уменьшая микрофонный эффект в детектирующем блоке. Это в свою очередь, приводит к улучшению энергетического разрешения установки для регистрации излучений и к уменьшению времени набора информации от источника излучений.

Кроме того, конструкция криостата обеспечивает гигиену сборки и возможность осевой и угловой юстировки детектора относительно объекта излучений. формула изобретения

1. Криостат для охлаждения детекторов, содержащий сосуд Дьюара, охлаждаемый адсорбционный насос, камеру с детектором, размещенную у днища сосуда Дьюара и сообщающуюся с сосудом посредством патрубка и металлического хладопровода, о т л н15 ч а ю шийся тем, что„ с целью предотвращения передачи механических вибраций к детектору, вызывающих мик. рофонный эффект, патрубок снабжен выполненной из материала с низкой

20 тепловой и звуковой проводимостью гофрированной эластичной кольцевой перфорированной мембраной с юстировочным устройством, в которой закреплен хладопровод, выполненный

25 в виде пучка гибких проводов.

2. Криостат по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что хладопровод снабжен коаксиально установленным радиационным экраном.

ЗО 3. Криостат по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что сосуд Дьюара снабжен центрирующим элементом, выполненным в виде плоской кольцевой перфорированной мембраны из ма35 терн ала с низкой тепловой и з вуковой проводимостью, размещенной у днища сосуда.

4. Криостат по пп.1 и 3, о т л ич а ю шийся тЕм, что мембраны выполнены из фторопласта.

40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 437893, кл. F 25 О 3/10, 1972.

2. Авторское свидетельствоСССР

45 9 326422, кл. F 25 О 3/10, 1969.

3. Журнал "Rebrigeration and

Conditioning . 1970, т.73, Р868, с. 42 (прототип).

763651

Я7 ф,ц

P акто

Т. ввятко

9аказ

Составитель Г. Ольшанская

Техред A.Áîéêàñ Ко ектор М. Демчнк

Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва lK-35 Ра окая нас. д. 4/5

Филиал ппп "патент", г. укгород, ул. проектная,