Устройство стабилизации криогенной температуры объекта в электроннозондовом приборе

 

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ КРИОГЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕК/3 ТА В Э.ЧЕКТРОННО-ЗОНДОВОМ ПРИБОРЕ , содержащее об1 ектодержатель, установленный в охлаждаемом корпусе, связанном в тепловом отношенпя с источником .хладоагеита через магистрали его подачи и отвода. I электронагревате.1ь, размещенный вокруг периферийных поверхностней объектодержателя . отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при ynponiciuni устройства, оно содержит теплоизолирующий элемент, размещенный между корпусом и объектодержателем и вьнюлненньп из керамического материала с макспмал1)Ным коэффн и1ентом теплопроводности при температуре испарения хладоагента . а корпус снабжен внутренней осесимметричной по.юстыо. соединенной с магистралями подачи и отвода хладоагента. сл 05 со о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5И H 01,1 37,, 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

CO (В

Ж

CO

СО

СР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3307399/18-21 (22) 27.03.81. (46) 23.01.84. Бюл. № 3 (72) В. А. Вольпяс, E. К. Гольман и Н. Ф. Леонтьева (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (53) 621.385.833 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 340217, кл. Н Ol J 37/26, 1964.

2. Коваленко С. И., Годованный В. А.

Криостат для электроннографических исследований в температурном интервале 3004,2 К. — «Приборы и техника эксперимента», 1967, № 2, с. 235 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ

КРИОГЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБЪЕК„„SU„,, 1069030 А

ТА В:-), II:K 1 ÐOHI-IO-З01-1. !ОВОМ ПРИБОP F, содержа гцес объектодержател ь, установленный в охлаждHt. мом корпусе, связанном в тс ilrtÎIIÎ>I oT! Ioilti litt il с источником хладоагенты через магистрали его подачи и отвода. и электроныгревытель, размещенный вокруl периферийных поверхностей объектодержытеля, or Ièчаюи сс ся тем, что, с целью повышения точности стабилизации при упрощс иии устройства, оно содержит теплоизолирующий элемсIIT, размещеHlli>IH между корпусом It объектодержателем и выполненнь:и из керамического материала с максимальным коэффициентом теплопроводности нри тсмперятуpt. испарения IHдоагенты. я корпус снабжен внутренней осесимметри IttoH полостью, соединенной с магистралям м и подачи и отводы xëàäîà ãi. Hòà

1

1lx приоорок и мож T быть и(ч!Ользок»!и при»нализс с>бъекток в ус, 1013 И51. Kf) I! OI (>1 1 ll l>IX Т(Xl!ICP 2TX<Р.

Изк(" тн1)! с"1 рОЙстк» стаоилизани и низK И X Т С X!11(. f> <1 Т Р В -.).1 (К Т Р О f I f I 0-3 О Н ДО В Ы Х и Р Ис>ор»х, 13 которыпх ог, !цесткляется постоянl!»5l под»ч» хл»д<>»гсч!т» Б зону р»сположеI!! 5l Об ьскfo;jcрж 1 (,1я, скяз»е!БОГО с Охлаж.1»см<н! I!013i (>хиос Гhfo !(. р(.3 тс плОВыс х10сть; !). (5 I; i K l I X C 1 Р О и С 1 Б <1 Х l l (Л Ь 3 51 И О. 1 1 И Т Ь С Т 2()I1, ь>>х 10 T(> 31! I(p» I X p (Oá hCKTci 13 Зада Н Ном

;jH,i!i» 3oiic, с>собснно в Области гслисвых

ТС <111- Рсl 1 ) P.

Наиболсс близким к изобретен и!о по 1 (x I I ll (сс кой с 133 f1 ocT!! Я Бл 5!стсЯ ) стРОистВО T»() lIл иза ци и кр иогсн lloH тем пературы, содержащее объскто.(сржатсль, установ, I(. 11 ПЫИ 13 ОX,12 ЖД»ЕМ ОМ КОРИ ><Се, СВ51 32!1510!1

l3O jC. I h, РБЗМСЩ()HHhlH вокруг периферийных liO!3Ppxl!0(" объектодсрж;Г! е,!я !2). (1:3!3сстнос устрой!с во обсспсчи Бает бо. !ыиуlo т»бильность ".смпсратуры, однако системы ох. »ждения и нагрева характеризуются 1)окышснной инерционностью. à все

3 (. ТРОЙ I 130 ИМ(C I ;jOС"Г<1 ОЧНО C. 10)!iff>< 10 KOH,трх Kli,lifo..)òo приводит к снижению точIIOC ГИ 1»б ИГ!ИЗ

Il! B

lipolili illllI устройства., -к»з»н 1»я !ц ль достигается тем, что усТройс ТБО "1 кта Б элсf(Tpolllfo-çîftдоком приоорс, содсрж»<цсс объсктодержатсль, устаllOI3» IlllhIH B OX,!»)кдасмом кор!>усе, CB5!32IIHO(! Б ТС li,>ОНОМ ОТНОП!СИИ И С ИСТОЧНИКОМ .;,!сl (O»! С Н Гcl I(P< 3 М»Г! f СTPci, IH Е! 0 IIOJ2

oTBo;j(I, и элс KI р<н!Бгрекатель, размсщснш>й !

3окр I нс рифеplilillhlx новеpxlfocTcH об ьскто;(ержаг ;i51, сополнитсг!!.(10 содержит теплоизолируfoIIjHtt элемент, размс!ценный между

Кор! Хссо)1 И Об >,СКТОдер)К»!Сг!ЕМ И БЫПОЛНСН1II>lli и:3 K(р»мич i" кого материала с макси:<1)<(! I!ЦИ (

I! Рп Г()1НС !><11"рпус cl!;I())K(! Внутренней осесимметричI!0é IIO, 10(Tl>K), COC, jll IICflHOH C >t»ГНСТра;>ЯМ И

ПОДO icl .,1c!:10 !1 (. НТd

1 !el l(>рТС)lСС I!AC.jiT2 I3. fС112 CXC)I<» VCTpOH

CTBÄi.

К() f>l I T(1 CTро йс гi3 <1 С ОССС Бм <1(TpH!I IIOH

I IO lOCTl !(> 2 р»з,!(. Н!С(1 f3 I! XTpH Kci)ICры ктрсн!ш>-:3<)ff,, jof301 o приоор» и имеет кнутр(И(с Отксрсгис 3 для l!poxoJ2 электронн<>гo I!Т!(ри(,!тс, ih 4 3 сT IHQBлен

13 БС р X IICII 1» 1 И КОПИТ<. cl 1 И C Вяза Н " 11* 1:1 срс з т(I,":oè.30..)llfðx foI< !I!i элемент 5, выш)лI I(:. I I! I)l и I З «" .1) с>;)! И KИ, И ХI(!O I I ЬС и Xl ci К(И М »Л Ь—

069030

5

25 зо

40 ный коэффициент теплопроводности в области низких температур. Этому условию удовлетворяет стеатитовая керамика марок

CLl,-4, СК-1 и др. На теплоизолирующем элементе 5 нанесен электрона греватель 6, выполненный, например, в виде графитовой двойной спирали. Между элементом 5 и корпусом 1 для улучшения теплового контакта может быть установлена индиевая прокладка 7. Полость 2 корпуса соединена с источником хладоагента магистрали 8 его подачи и отвода, которые могут быть выполнены с возможностью переме>пения относительно стенок 9 камеры прибора. Корпус 1 окружен дополнительными экранами 10, укрепленными на основании 11, и азотными экранами 12 с трубопроводами 13.

В таком устройстве эффект повышения точности стабилизации обеспечивается за счет уменьшения тепловои инерции конструкции при использовании проточной системы охлаждения корпуса 1 через его полость 2 и системь! нагрева через тепловую развязку В виде теплоизолирующего элемента 5.

При низких температурах коэффициент теплопроводности элемента 5 .,>аксимален, происходит быстрое охлаждение объектодержатсля 4 и стабилизация температуры на уровне, соответствующем скорости прокачки хладоагента. В сл учае необходи мости стабилизации температуры на более высоком уровне включается электронагреватель

6 и происходит быстрое увеличение температуры объектодержател я за счет увеличения коэффициента теплопроводности элемента 5 и уменьшение отвода тепла от объектодержателя. Таким образом, устройство позволяет стабилизировать температуру на различных уровнях вплоть до гелиевых температур. При этом точность стабилизации

I10 существу определяется точностью используемых датчиков температуры. Например, при использовании термометра сопротивления арсенид-галлиевого типа ТСАД2-1 получена точность +0,02 К в диапазоне 415 К и + 0,05 К в диапазоне 15-100 К.

При измерении температуры: помощью р-п перехода германиевого транзистора типа ГТ-310 получена точность стабилизации

+ 0,05 К в диапазоне 20-300 К.

Предложенное устройство и.".!еет более простую конструкцию, так как не требует специального криостата, обеспечивающего теплоотвод от объектодержателя через тепловые мосты, дает возможность ввести прецизионные перемещения корпуса с объектодержатслем, а также более эког- омично по расходу дорогостоящего хладоагента, поскольку при нагреве объектодержатсля не требуется испарения большого количества хладоагента. Использование такого устройства позволит расширить фуHKIjHQH2ëhíûå возможности приборов- повысить качество получаемой информации.