Криостат для детекторов ядерного излучения

 

Цо= о;оган:р тв яйтюи о-:- :. -. - . айте

6 5q;,-. Kiwi. А о H Е

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

280692

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21g, 18/02

Заявлено 28.1,1969 (№ 1302469/26-25) с присоединением заявки №

МПК 6 Olt 1/24

Н Oll 15/00

УДК 539.1.074.5(088.8) Приоритет

Опубликовано 03,IX.1970. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 11.1.1971

Комитет AO делам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

А. М. Говоров

Объединенный институт ядерных исследований

Заявитель

КРИОСТАТ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ЯДЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к технике длительного хранения детекторов ядерного излучения при низкой температуре.

Для уменьшения шума детекторов ядерного излучения и улучшения их разрешения часто применяется охлаждение их до низких температур. Особое место среди этих детекторов занимают германиево-литиевые гамма-детекторы, которые могут сохранять свои параметры и работать лишь ири очень низких температурах и при поддержании высокой чистоты поверхностей детектора.

Известны криостаты для полупроводниковых детекторов с поглотителем (сорбентом) и экранированным хладопроводом, опускаемым в сосуд Дьюара, заполненный жидким азотом или другим хладагентом. В известных конструкциях криостатов оттренированный сорбент заключается в отпаянную стеклянную ампулу, которая вводится в охлаждаемый хвостовик камеры и разрушается с помощью сильфонного устройства после установки детектора в камеру и откачки камеры на высокий вакуум.

В известных криостатах неэффективно используется поглотительная способность сорбента, так как сорбент засыпается толстыми слоями, не обеспечивающими необходимый прогрев (или охлаждение) и откачку объема засыпанного сорбеита. В этих криостатах для уплотнения деталей на вакуум часто применяется резина и другие сильно отгаживающиеся материалы, которые ограничивают возможности получения высокого вакуума.

Кроме того, в известных конструкциях не удается надежно зафиксировать положение детектора в камере лучше, чем с ошибкой ++2 †лт,н, вследствие температурной поводки хладопровода.

В таких криостатах ухудшен тепловой кон10 такт сороента с охладителсм из-за наличия теплоизолирующей стеклянной стенки (что не могло не снизить поглотительную способность сорбента и предельно достижимый вакуум). резко уменьшена также скорость установления

15 высокого вакуума в камере ввиду снижения скорости откачки, которая в этом случае может осуществляться только через узкие щели между осколками ампулы. Кроме того, при разрушении ампулы частично разрушаются и зерна сорбента, что ведет к образованию в камере сорбеитной пыли, ухудшающей предельный вакуум, и ампулирование сорбента рассчитано лишь на однократное его использование и связано с заменой сорбента при

25 каждом вскрытии камеры для доводки детект;. ра.

Целью настоящего изобретения является улучшение рабочего вакуума и увеличение времени его сохранения в камере-криостате, 30 обеспечение, в случае необходимости, доводки

280692 детектора, многократной перестановки детектора без замены сорбента при сохранении его сорбционной способности и достижение надежности фиксации рабочего положения детектора в камере.

Предлагаемая конструкция криостата для детекторов ядерного излучения, включающая в себя вакуумную оболочку с хладопроводом и сорбентом, отличается от известных тем, что с целью сохранения поглотительной способности сорбента и длительного поддержания высокого вакуума она содержит отсекающее устройство, позволяющее осуществлять вакуумное отделение сорбента от детекторной части криостата, причем хладопровод снабжен резьбовым приводом и соединен с вакуумной ооолочкой с помощью сильфона, а между хладопроводом и вакуумной оболочкой установлен центрирующий тепловой мост в виде двух скрепленных между собой ступенчатых тонкостенных цилиндров с прорезями для откачки.

На чертеже изображена схема устройства.

Криостат содержит блок германиевого детектора 1, укрепленный под тонкостенной крышкой 2 корпуса камеры 8 криостата на державке 4. Державка выполняет функции запирающего элемента и плотно прижимает к хладопроводу 5 тепловой мост б, центрирующий верхнюю часть хладопровода относительно тонкостенной экранирующей трубки 7.

Охлаждаемый конец хладопровода 5 вакуумно-плотно соединен с трубкой 7 через сильфон 8, обеспечивающий перемещение хладопровода вдоль своей оси с помощью приводного винта 9, подвижно закрепленного в опорном стакане 10, имеющем отверстия для доступа хладагента к хладопроводу. Приводной винт 9 служит одновременно для центровки охлаждаемого конца хладопровода 5. В нижней части экранирующей трубки 7 расположена сетчатая оправка 11. В просвет между этой оправкой 11 и трубкой 7 засыпается сорбент, имеющий тепловой контакт с трубкой 7, омываемой снаружи жидким хладагентом. Через сетку сорбент сообщается с объемом криостата. К корпусу камеры 8 вакуумно присоединены вентиль 12 с металлическим уплотнением и электрический ввод 18. Детекторная часть камеры 8 может быть вакуумно разобщена с объемом трубки 7 с помощью отсекающего устройства путем вращения приводного винта 9, прижимающего державку 4 к уплотнительному кольцу 14. Теплоотводящая часть криостата сделана так, что она может быть вставлена в горловину стандартного сосуда

Дьюара, заполненного хладагентом.

Перед использованием криостат при открытом отсекающем устройстве ставится на вакуумную откачку (с прогревом) через вентиль

12, и производится тренировка сор бента.

После остывания камеры до комнатной температуры отсекающее устройство перекрывается, откачка прекращается. Через вентиль 12 в детекторную часть камеры напускается воздух и снимается крышка 2 камеры. Подготовленный детектор устанавливается на державку

4, производится электрическое соединение его с вводом 18, и крышка 2 закрывается. Воздух из детекторной части откачивается до высокого вакуума, открывается отсекающее устройство, закрывается вентиль 12. Теплоотводящая часть криостата опускается в сосуд Дьюара с жидким хладагентом. жидкий хладагент омывает нижнюю часть хладопровода 5 и трубки 7 и постепенно отбирает тепло от детектора 1 и от сорбента. Сорбент при охлаждении начинает поглощадь отстатки газа во всем объеме криостата и таким образом поддерживает в криостате высокий вакуум. После установления теплового равновесия в криостате на детектор подается напряжение. На этом завершается подготовка детектора к регистрации ядерных частиц и к длительному его хранению.

В процессе эксплуатации в сосуд Дьюара периодически дозаливается хладагент. При необходимости доводки параметров детектора с него снимается напряжение, криостат отогревается до комнатной температуры, после чего закрывается отсекающее устройство, и камера вскрывается. Детектор снимается для доводки, а затем вновь устанавливается в криостат в ранее описанном порядке.

Предмет изобретения

Криостат для детекторов ядерного излучения, включающий в себя вакуумную оболочку с хладопроводом и сорбентом, отличающийся тем, что, с целью сохранения поглотительной способности сорбента и длительного поддержания высокого вакуума, оп содержит отсекающее устройство, позволяющее осуществлять вакуумное отделение сорбента от детекторной части криостата, причем хладопровод снабжен резьбовым приводом и соединен с вакуумной оболочкой с помощью сильфона, а ме кду хладопроводом и вакуумной оболочкой установлен центрирующий тепловой мост в виде двух скрепленных между собой ступенчатых тонкостенных цилиндров с прорезями для откачки.

280692

Редактор И. Г. Карпас

Заказ 3444, 15 Тираж 48G Подписное

IlIINHIIH Комитета по иелам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Л!осква,,Ж-35, Раушскап иаб, д. 4!5

Типография, пр. Сапупова. 2

Составитель T. Горчакова

Техред 3. Н. Тараненко

Корректоры; Л. Корогод и M. Коробова