Устройство для градуировки термометров в магнитном поле

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОМЕТРОВ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ, содержащее блок сравнения с установленными в нем градуируемым и образцовым термометрами, соленоид, систему регулирования температуры и адиабатичеокрй зашиты блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса гардуировки при од новременном его ускорении, устройство содержит дополнительный соленоид, установленный соосно с основным соленоидом и включенный с ним встречно, блок , сравнения выполнен в виде стержня из материала с высокой теплои температуропроводностью в магнитном поле, один конец которого, с установленным в нем градуируемым термометром, помещен в канал основного соленоида, а другой ко (Л нец, с установленным в нем образцовым термометром, помешен в канал дополнительного соленоида, причем блок сравнения имеет регулируемый тепловой контакт с хладагентом системы регулирования и адиабатической защиты.о ел ю 00 СХ) со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоаВЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, SU„, 1 52889

3(Я) Q 01 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО,ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3429384/18-10 (22) 27. 04. 82 (46) 07. 11.83. Бюл. М 41 (72 ) А. A. Голынкин, В. Н. Моргун и Н. H. Чеботаев (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. А. М. Горького. (53) 536. 53 (088.8) (56) 1, Абилов Г. С. и др. Аппаратура для градуировки низкотемпературных термометров в присутствии сильных магнитных полей, — " Измерительная техника", 1980, N 2, с. 28-31.

2. Шиков А. А. и др. Исследование поведения германиевых, угольных

1 и арсенидгаллиевых термометров при низких температурах в полях до 60 кЭ.

Препринт ИАЭ, № 2603. М., 1976 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОМЕТРОВ В МАГНИТНОМ

ПОЛЕ, содержашее блок сравнения с установленными в нем градуируемым и образцовым термометрами, соленоид, систему регулирования температуры и адиабатичес= кой зашиты блока сравнения, о т л ичаюшеес я тем, что, сцелью упрошения процесса гардуировки при одновременном его ускорении, устройство содержит дополнительный соленоид, установленный соосно с основным соленоидом и включенный с ним встречно, блок сравнения выполнен в виде стержня из материала с высокой тепло- и температуропроводностью в магнитном поле, один конец которого, с установленным в нем градуируемым термометром, помешен в канал основного соленоида, а другой конец, с установленным в нем образцовым термометром, помешен в канал дополнительного соленоида, причем блок сравнения имеет регулируемый тепловой контакт с хладагентом системы регулирования и адиабатической зашиты.:

1052899

Изобретение относится к термометоии и может быть использовано при грвдуировке и поверке низкотемпературных термометров в присутствии сильных магнич ных полей.

Известно устройство для грвдуировки термометров в магнитном поле, содержа-. щее сверхпроводяший соленоид, в канал которого помещен блок сравнения с укрепленными на нем образцовым и грвдуируемыми термометрами, систему терморегулирования и адиабатической защиты, причем блок сравнения выполнен полым и является датчиком газового термомет ре — нуль-индикатора в режимах ввода <5 поля (1 ).

Недостатками известного устройства являются сложность емкостного датчика газового термометра системы терморегулирования, длительность процесса грв- 20 дуировки, повышенный расход хледагента при градуировке, наличие систематической погрешности измерения температуры, что обусловлено необходимостью ввода-вывода магнитного поля при измерениях и тепловыделением от индукционных токов, возникающих при изменении поля в блоке сравнения и метелли-. ческих деталях устройства. Погрешность измерения температуры может быть ЗО вызвана наличием остаточного поля в сверхпроводящем соленоиде при выведенном поле.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и достигаемому резуль-З5 тату к предлагаемому является устройство для исследования термометров в магнитном поле, содержащее сверхпроводяший соленоид, в канал которого помеше.=. блок сравнения с установленными в нем образцовым и градуируемыми термометрами, систему терморегулирования и усиленной вдиабатической защиты, причем блок сравнения не имеет постоялого теплового контакта с хладагентом (2 3, Недостатки устройства-прототипа сложность, обеспечивающая получение вдиабатичности, длительность процесса измерения, возможность наличия систематической погрешности измерения температуры, снижение точности для температур выше 4,2 К. Указанные недостатки обусловлены необходимостью ввода-выводе поля при измерениях, тепловЫделением в деталях устройства от индукциоц 55 ных токов при вводе-выводе поля. Пот решность градуировки вызвана наличием остаточного пола в сверхпроводящем оoленоиде при выведенном поле. Уменьшение точности при температуре выше 4, 2 К связано с тем, что неизменнос:ть температуры в интервале выше 4,2 К обеспечивается только за счет едиабетической зашиты, Бель изобретения - упрощение про цесса градуировки при одновременном его ускорении.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для градуировки термометров в магнитном поле, содержащее блок сравнения с установленными в нем градуируемым и образцовым термоме«рами, соленоид, систему регулирования температуры и адиебатической зашиты блока сравнения, введен дополнительный соленоид, установленный соосно с основным соланоидом и включенный с ним встречно, а блок сравнения выполнен в виде стрежня из материала с высокой теплои температуропроводностью в магнитном поле, один конец которого, с установ ленным в нем градуируемым термометром, помещен в канал основного соленоида, а другой конец, с установленным в нем образцовым термометром — в канал дополнительного соленоида, причем блок сравнения имеет регулируемый тепловой контакт с хлвдагентом системь. регулирования темнервтуры и вдиабатической зашиты.

Поскольку экранировке образцового термометра в сильных магнитных полях в услови ях криостатв невозможна, поле в области термометра необходимо компенсировать, Длл этого используется дополнительный соленоид. Материал стержня блока сравнения должен иметь высокую тепло- и температуропроводность и сохранять это свойство в магнитном поле для того, чтобы обеспечить минимальный градиент температуры вдоль стержня блока сравнения, Как показали исследования, таким требованиям соответствует высокочистый алюминий, например, типа A 999. Выполнение блока сравнения в виде стержня, один конец которого выступает зе пределы основного соленоида, позволяет вынести образцовый термометр из канала основного соленоида, что дает возможность компенсировать лишь поле рассеяния в области образцового термометре, которое существенно мен ше, чем в канале, и не искажать при этом поле в канале осцовногс соленоида, Наличие теплового контакта между блоком сравнения и хладегентом позволяет

3 1052889 при необходимости оперативно снижать щ температуру блока сравнения.

Н.

На чертеже показано устройство для градуировки термометров, разрез. 5

Устройство содержит основной соленоид 1, в канале которого расположена нижняя часть вакууммированного стакана 2. В последнем подвешен блок 3 сравнения, выполненный из материала, 10 обладающего высокой тепло- и температуропроводностью в магнитном поле, например высокочистого алюминия.

Блок 3 сравнения окружен тепловым эк раном 4 и имеет регулируемую тепловую t5 связь с гелиевой ванной (не показана).

На блоке 3 сравнения с тепловым контак;том укреплены образцовый 5 и градуируемые i. 6 термометры. Вблизи образцового термометра расположен датчик 7 20 магнитного поля. Система регулирования температуры состоит из терморегулятора (не показан), датчика 8 дифференциал ной термопары, один спай которой расположен на экране 4, а другой - на 25 блоке 3 сравнения, и нагревателей Ж и 10. Верхняя часть стакана 2 расположена в канале дополнительного соленоида ll включенного встречно с основным соленоидом 1 и выполненного таким gp образом, чтобы создаваемое им магнитное поле компенсировало магнитное поле соленоида 1 в области образцового термометра 5, Устройство укреплено на штоке 12. Подводящие провода термомеч ров 5 и 6 и нагревателя 9 имеют тепловой контакт с экраном 4 и далее с хладагентом (не показан). Этим осуествляется тепловая связь блока 3 сравзния с хладагентом.

Устройство работает следующим образом.

После создания необходимого магнич ного поля в канале основного соленоида 1 и охлаждения устройства до темп ратуры хладагента включается нагреватель 9 и доводит температуру блока 3 сравнения до необходимой величины, mom ролируемой по образцовому термометру 5.

Затем нагреватель 9 отключается. Температура экрана 4 доводится до той же величины и поддерживается неизменной по минимуму сигнала дифференциальной термопары 8 с помощью нагревателя 10 и терморегулятора. По окончании переходного процесса блок 3 сравнения оказывается в квазиадиабатических условиях, поскольку он помещен в вакууммированную оболочку 2 и окружен тепЛовым экраном 4, но имеет регулируемую нат ревателем 10 тепловую связь с гелиьвой ванной (хладагентом). В силу выполнения блока сравнения из материала с высокой тепло- и температуропроводностыо в магнитном поле время установления температуры и остаточный градиент на стержне оказываются минимальными.

В предлагаемом устройстве отсу ствует неоходимость в выведении магнитного поля для измерения температуры блока сравнения, что позволяет резко и снизить время перехода от одной температурной точки к другой. При этом значительно снижается расход хладагента и упрощается работа с градуировочной установкой.

1052889

Составитель Н. Макаров

Редактор Н. Безродная Техред М,Надь Корректор В. Гирняк

Заказ 8846/36 Тираж 873 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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