173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
13 173086 14 lœntése érdekében elektrolitikus rézből kell készíteni. A 205 csőspirál másik vége 206 toldattal csatlakozik a kapilláris 207 fojtócsőhöz. A 207 fojtócső hőhidat képez az 1,2 K hőmérsékletű He4 fürdő és a 0,6-0,7 K hőmérsékletű 193 elpárologtató között, ezért rozsdamentes acélból vagy melchiorból kell készíteni. A 207 fojtócső áteresztő képességet a He3 folyadékcirkuláció tervezett értékének — pl. 6,10^ Nem3 sec-1 nitrogéngáz szobahőmérsékleten 200 torr abszolút nyomás mellett - megfelelően kell beállítani. A 207 fojtócső a 209 csőhöz csatlakozik, mely az elpárologtató 194 fenéken keresztül a 193 elpárologtatóban elhelyezett 210 csőspirálban folytatódik. A 209 cső áramlási ellenállása elhanyagolhatóan kicsi a 207 fojtócső áramlási ellenállásához képest. A 210 csőspirál jó hővezető és 0,8 mm belső átmérőjű 1 m hosszú tiszta rézből kell készíteni. A 193 elpárologtatót és az elpárologtató 194 feneket ugyancsak tiszta rézből kell készíteni. A 0,6—0,7 K hőmérsékletű He3—He4 oldatba merülő 210 csőspirálban történik a He3 folyadék további lehűtése. A folyékony He3 a 210 csőspirál másik végén, a 194 fenéken, és a 214 csövön keresztül az alsó T 212 elágazóba, onnan a cső a csőben 211 hőcserélő belső csövén át a felső T 213 elágazóba, majd a 217 csövön a 198 oldó felső részébe jut. A 198 oldóban a hőmérséklete által megszabott mértékig oldódik, a már ott levő szuperfolyékony He4 folyadékban, amelyet a He3 kondenzálását megelőzően 1,2 Khőmérsékleten a He-3-mai azonos csővezetéken kell kondenzálni és hőmérsékletét már kondenzálás közben vákuumozással tovább kell csökkenteni. A 198 oldóban a kisebb sűrűségű folyékony He3 alatt elhelyezkedő nagyobb sűrűségű He3-He4 oldatból a folyékony He3 a hőcserélő oldat — oldatát képező — a 198 oldó alsó részébe merülő 217 csövön, a felső T 213 elágazón, a 211 hőcserélő külső csöve és belső He3 csöve közötti körgyűrű keresztmetszeten, az alsó T 212 elágazón és a felvezető 215 csövön keresztül az ozmózis nyomás által fenntartott diffúziós mozgással jut a 198 oldóból a 193 elpárologtatóba, miközben ellenáramú hőcserében van a szemben áramló folyékony He3-mal. A T 212, 213 elágazókat és az összekötő 214-217 csöveket rossz hővezető, de jól forrasztható melchiorból kell készíteni. A 214—217 csövek geometriai méreteit hőtani és áramlástani megfontolások alapján kell meghatározni és a számított értéket kísérleti úton kell ellenőrizni. A cső a csőben 211 hőcserélő belső He3‘'áíovének 0,25 mm, a külső He3 -He4 oldat csövének 1 mm a belső átmérője, a csövek kiterített hossza pedig 1,2 m. A 193 elpárologtatóban levő He3-He4 oldatból a He3 cirkulációjának fenntartása érdekében a He3 kipárologtatását fűtéssel kell fokozni. E célból a 194 fenék nyakrészén elektromos 196 fűtőtekercs van elhelyezve, melynek ellenállása szobahőmérsékleten 600 ohm. A 193 elpárologtató 194 fenékrészének hőmérsékletét szénellenállás 218 hőérzékelő méri. A 194 fenék és a 1>8 oldó közötti merev kapcsolatot rossz hővezető és nagy szilárdságú, de Ids falvastagságú perforált rozsdamentes acél 197 cső biztosítja. A 193 elpárologtatóban kipárologtatott He3 gázt a 193 elpárologtató felső részének közepén levő kis átmérőjű furatom keresztül kell elszívni annak érdekében, hogy a szuperfolyékony He4 film ne tudjon kijutni a 187 fedélen átvezetett 184 csőbe. A hőhíd szerepét betöltő 184 cső rossz hővezető vékonyfalú rozsdamentes acélcsőből készül és keményforrasztással csatlakozik a 187 fedélhez rögzített forrasztó 186 gyűrűhöz. A 186 forrasztógyűrűt kemény és lágyforrasztással egyaránt alkalmas, a szuperfolyékony He4 -ben is hermetikus, sárgaréz vagy melchior szerkezeti anyagból kell készíteni. A 193 elpárologtató 194 fenékre jó hőcsatolással az árnyékoló 195 bura csatlakozik, amely a 211 hőcserélőt, a 198 oldót, a 201 mintatartóban elhelyezett mintát és a 218 hőérzékelőt védi a hősugárzástól. A jó hővezető anyagú, tiszta réz, vagy tiszta alumínium 195 bura felületét célszerű tükörfényesre polírozni. A 193 elpárologtató felett, azzal jó hőcsatolásban 208 abszorbert — AG—2 vagy AG-3 márkájú aktív szén - kell elhelyezni, amely a hőszigetelő 192 vákuumtérben uralkodó nyomást csökkenti. A 208 abszorber kimelegítésére célszerű kisteljesítményű fűtőtestet beépíteni. A 191 vákuumedényen és a 195 burán az adott mérési módnak megfelelő kivágásokat és tömítéseket a 7. ábrával kapcsolatban ismertetett megoldásokkal kell elkészíteni. A 187 fedél fölött elhelyezett szénellenállás 219 hőérzékelő a kondenzációs hőmérséklet és a He4 folyadékszint ellenőrzésére szolgál. A hütendő 201 mintatartóban elhelyezett mintát a 198 oldó nagy hőátadó felületű bordázott 199 fenekén levő menetes furat segítségével lehet a hőelvonást kifejtő 198 oldóval hőcsatolásba hozni. A 198 oldót és a bordázott 199 feneket jó hővezető tiszta rézből kell készíteni. A 201 mintatartóban elhelyezett mintát a 199 fenékhez illesztett tiszta réz belső 202 bura veszi körül. A Ije3 —He4 oldásos betét működtetéséhez szükséges külső szobahőmérsékletű rendszer ugyanaz, mint a He3 betétnél. A működési elv a következő: A diffúziós szivattyú és az elővákuumszivattyú segítségével a melegítéssel kipárologtatott He3 gázt a 193 elpárologtatóból elszívjuk, sűrítjük, tisztítjuk, szűrjük, majd 80 K-ra előhűtjük és 1,2 K-on kondenzáljuk. A kondenzációs hőt a szuperfolyékony He4 fürdő veszi fel. A He3 folyadék átfolyik a kapilláris 207 fojtócsövön és nyomása közel nulla értékűre csökken. A 193 elpárologtatóban levő 210 csőspirálban és a 211 hőcserélőben tovább hűl, majd belép a 198 oldó felső részére. A 198 oldóban a folyékony He3 oldódik a szuperfolyékony He4-ben, amelyből a kondenzáció különbség hatására diffúziós mozgással a 211 hőcserélőn keresztül feljut az elpárologtató fürdőbe, itt elpárolog, a vákuumszivattyúk a He3 gázt elszívják és így záródik a körfolyamat. A 198 oldóban a He3-nak a tiszta folyadékfázisból az oldatba való átmeneténél fellépő oldáshő határozza meg a He3 -He4 oldásos betét hidegtermelését. A hőmérséklettől függő oldáshő ismeretében a berendezés hűtőteljesítményét a He3 áramlási - cirkulációs — sebességével lehet szabályozni. A He3 betétnél ismertetett szobahőmérsékletű rendszert alkalmazva 1,7-10 "5 mól/sec cirkulációs sebesség és 0,2 mW elpárologtató teljesítménv mellett 45 mK az elért legkisebb hőmérséklet. Az elérhető legkisebb hőmérséklet tovább csökkenthető a hűtőteljesítmény cirkulációs sebességének növelésével, amit nagyobb teljesítményű szivattyúk beállításával és az elpárologtató teljesítményének növelésével lehet elérni. A He3-He4 oldásos betét és az 1. ábu. szerinti ahipkriosztát folyékony He4 tartályának 80 K-ról 4,2 5 10 C 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
