Криостат

 

Союз Солетскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 0401.80 (21) 2888016/28-13 (51)М. Кл.

F 25 0 3/10 с лрисоедимением заявки Нов

Государственный комитет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23,0881. Бюллетень М 31 (53) УДК 621. 59 (088. 8) Дата опубликования описания 230881 (72) Автор изобретения

A.A. Мацько (71) Заявитель (54) KPHOCTAT

Изобретение относится к криогенной технике и может найти применение при охлаждении сверхпроводящих объемных СВЧ-резонаторов. Известен криостат для размещения сверхпроводящего объемного резонатора, гелиевая ванна которого выполнена в виде стакана, снабженного вакуумной рубашкой, сообщающейся с трубкой залива жидкого азота и трубкой вакуумироваиия.

Предварительное эхпаждение криостата и резонатора от комнатной температуры дО 77оК осуществляют путем заполнения жидким азотом рубашки re» лиевой ванны. После охлаждения резонатора до температуры кипения азота жидкий азот удаляют из рубашки и вакуумируют ее tI).

К недостаткам этого криостата относится то, что предварительное охлаждение резонатора от комнатной температуры до 77оК занимает много времени, так .как осуществляется путем передачи тепла от резонатора к заполненной жидким азотом рубашке гелиевой ванны через газообразный гелиЯ, которым заполняют ванну перед предварительным охлаждением резонатора.

Наиболее близким к предлагаемому является криостат, содержащий гелие-( вую ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцией и охлаждаемым экраном, теплообменннк для жидкого азота, имеющим тепловой контакт с гелиевой ванной 12).

Недостатки известного криостатабольшое время предварительного охлаждения криостатируемого объекта от комнатной температуры до 77 К обусловленное темя что охлаждение осуществляется через промежуточную газовую среду, а также приток тепла к жидкому гелию по выведенным наружу концам трубки теплообменника и от неэкранированной крышки.криостата.

2О Цель изобретения — уменьшение теплопритоков и времени предварительного охлаждения криостатируемого объекта, Указанная цель достигается тем, что в криостате, содержащем гелиевую ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцнея и охлаждаевым экраном, теплообмен30 ник для жидкого азота, имеющий теп857669 ловой контакт с гелиевой ванной,теплообменник расположен внутри ванны и установлен с возможностью перемещения в ней для обеспечения теплового коНтакта с криостатируемым объектом.

На чертеже схематично изображен криостат.

Криостат содержит гелиевую, ванну

1, укрепленную вокруг нее высоковакуумную изоляцию 2, охлаждаемый экран 3, теплообменник 4 с расположенными внутри ванны теплоизолированны-. ми трубками 5 и 6 и контактами 7, подпружиненными пружинами 8, Криостатируемый объект 9 подвешен к крышке 10 криостата на трубке 11 подвеса.

Теплоизолированные трубки 5 и 6 герметично введены и криостат через крышку 10 с помощью эластичных резиновых втулок 12, которые позволяют легко перемещать теплообменник 4 внутри ванны 1, не нарушая герметичность криостата.

Теплоизоляции трубок 5 и 6 предотвращает охлаждение эластичных втулок

12 и их затвердевание при заполнении- 25 теплообменника 4 жидким азотом и во время работы теплообменника 4, Контакты 7, прижимаемые пружинами 8 к стенке гелиевой ванны 1 и трубке ll подвеса, обеспечивают постоянный теп- ц ловой контакт между ними и теплообменником 4 и позволяют парам гелия бес-препятственно отводиться из криоста та в газгольдер через патрубок 13.

Теплообменник 4 для уменьшения испарения жидкого азота из него снабжен в своей верхней части вакуумной тепловой изоляцией.

Криостат работает следующим образом.

Вакуумируют гелиевую ванну 1 криостата до форвакуума и заполняют ее газообразным гелием, после чего охлаждают жидким азотом экран 3. Затем заполняют теплообменник 4 жидким азотом и, опустив его вниз, приводят 45 теплообменник 4 в соприкосновение с криостатируемым объектом 9. В результате этого криостатируемый объект охлаждается путем теплопередачи, обусловленной механическим контактом меж- щ ду объектом 9 и нетеплоиэолированной частью теплообменника 4, а также путем передачи тепла через газообразный гелий.

Одновременно с криостатируемым объектом 9 охлаждается стенка гелиевой ванны 1 и трубка подвеса 11. После охлаждения стенки гелиевой ванны

1, трубки подвеса 11 и криостатируемого объекта 9 до температуры жидкога азота теплообменник поднимают вверх и заполняют криостат жидким гелием.

Переведенный в верхнее положение теплообменник 4, вследствие постоянного теплового контакта его с трубкой ll подвеса и стенкой гелиевой ванны 3. уменьшает приток тепла из окружающей среды к жидкому гелию по трубке подвеса 11 и стенке ванны 1, а также экранирует жидкий гелий от теплового излучения крышки криостата.. При необходимости быстро испарить жидкий гелий из криостата удаляют сначала жидкий азот из теплообменника 4,закрывают трубки 5 и 6 и погружают теплообменник в жидкий гелий.

Размещение заполняемого жидким азотом теплообменника внутри ванны и установка его с возможностью перемещения в ней для обеспечения теплового контакта с криостатируемым объектом, позволяет уменьшить время предварительного охлаждения криостатируемого объекта от комнатной температуры до температуры жидкого азо та, а также уменьшить теплоприток к жидкому гелию.

Формула изобретения

Криостат, содержащий гелиевую ванну для размещения криостатируемого объекта с укрепленными вокруг нее высоковакуумной изоляцией и охлаждаемым экраном, теплообменник для жидкого .азота имеющий тепловой кон) такт с гелиевой ванной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения теплопритоков и времени предварительного охлаждения криостатируемого объекта, теплообменник расположен внутри ванны и установлен с возможностью перемещения в ней для обеспечения .теплового контакта с криостатируемым объектом.

Источникиринформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 521437, кл. F 25 Д 3/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 390511, кл. G 05 Д 23/185, 1971.

857669

Составитель М.Шабалина

Редактор Н.ПУыненкова Техреи М.Табакович Корректор Ю Макаренко

Даказ 7214/63 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ 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