180839. lajstromszámú szabadalom • Hűtőberendezés anyagminták fizikai jelemzőinek mérésére vákuum technikai berendezésekben
7 130839 8 nálást és a beállított hőmérséklet megfelelő pontosságú fenntartását érjük el. A szupravezető mágneses rendszereknél alkalmazott—az elpárologtató hőcserélővel egy szerkezeti egységet képező mintatartójú hűtőberendezésnek — amint az 1. ábra mutat, a felépítése és működése az 1. ábrával kapcsolatban előzőekben leírtakkal egyezik meg. A berendezés gázharang nyomású 31 hűtőközegtárolójába merülő, hőszigetelő 14 vákuumtérrel körülvett 19 töltőcső a folyékony 15 hűtőközeget a 16 hűtőcellába vezeti, amelyből a 29 szívásszabályozó a mérési hőmérsékletnek megfelelő vákuumérték mellett a 30 vákuumrendszer segítségével elszívja a gőz/gáz halmazállapotú hűtőközeget. A hűtőközeg közlekedő rendszer bemenetelén a 38 szűrőszerv, a 16 hűtőcellán belüli részén—az elpárologtató 33 hőcserélő bemenete előtti szakaszon — a kriogén 37 fojtócső, a hűtőközeg közlekedő rendszer kimenetén a 29 szívásszabályozó van elrendezve. A közlekedő rendszernek a 16 hűtőcellán belüli összekötő elemei a kisebb átmérőjű 17 folyadékcső és a nagyobb átmérőjű 25 cső, külső eleme az összekötő 28 cső, célszerűen nagyobb falvastagságú paragumitömlő vagy rugalmas fém membráncső. A 35 minta kívánt hőmérsékletét az elpárologtató 33 hőcserélővel jó hőkontaktusban lévő, homogén hőterű 34 mintatartó biztosítja, amelynél a jó hőcsatolást a csatlakozó egységekkel való fémtiszta felületi felfekvés, a felfejcvési felületekre alkalmazott megfelelő felületi nyomás és hővezető zsír biztosítja. Az elpárologtató 33 hőcserélő külső felületére feltekercselt elektromos 36 fűtőtest és a 12 hőmérsékletérzékelő összekötő vezetékei a hermetikus 20 átvezetésen keresztül vannak kivezetve a 16 hűtőcellából, ezek az elektromos 21 vezetékek az elektronikus 22 hőmérsékletszabályozóhoz csatlakoznak. A 16 hűtőcella belső terében nagyvákuum van, amelyet a 26 vákuumszelepen és vákuumozó 27 csövön keresztül létesítünk. A folyékony 15 hűtőközeg mennyiségi szabályozásának kézi állító szerve a 19 töltőcsőben lévő 39 tűszelep. A 16 hűtőcella felső részén látható tömítőperemek feladata az önálló szerkezeti egységek gyors csatlakoztatása és szobahőmérsékleten való hermetikus tömítése a 18 tömítésekkel — előnyösen perbunán, viton vagy szilikongumi anyagból készített körgyűrű alakú gumizsinórral. A 16 hűtőcella felső fedele helyett különleges mintatartókat vagy mintamozgatókat is felerősíthetünk. A hőszigetelő 13 vákuumköpennyel körülvett szupravezető mágneses rendszer folyékony 15 hűtőközeggel —célszerűen folyékony héliummal—töltött alsó részében elhelyezett szupravezető 32 szolenoid függőleges nyílásába nyúló 16 hűtőcella igen egyszerű szerkezet, amelyben a mágneses tér irányára merőlegesen szerelt 35 minta cseréjét a középső perem oldása után a felső rész kiemelésével lehet elvégezni. A 16 hűtőcella és a hőszigetelő 13 vákuumköpeny alján lévő nyílásokat a mérési módnak megfelelő 11 ablakokat hermetikusan lemezek zárják. A fent leírt kiviteli alak működési hőmérséklet-tartománya 2...300 K. A 2. ábrán bemutatott szupravezető mágneses rendszernél alkalmazott — különálló szerkezeti egységet képező elpárologtató 33 hőcserélőt és 34 mintatartót magában foglaló — hűtőberendezésnél a 16 hűtőcella kettősfalú, a falak között hőszigetelő 14 vákuumtér van, amelyet a vákuumozó 27 csövön és a 26 vákuumszelepen keresztül légtelenítünk. A 16 hütőcella külső falának felső szakasza több bontható részből 18 tömítésekkel van hermetikusan összeszerelve. A 16 hűtőcella összes kivezetése szerkezetileg a bontható részekhez csatlakozik. Az 1. ábrával kapcsolatban már megismert rendeltetésű kivezetéseken kívül a bontható részen van elrendezve a nagyátmérőjű vákuumozó 41 csonk, a 40 szögállító, amely — a vékonyfalú 43 tartócsővel, a rászerelt 34 mintatartóval, a 35 mintával, továbbá a 34 mintatartóra és(vagy) a 35 mintára szerelt mérőérzékelők huzaljait magában foglaló árnyékolt 42 kivezetéssel együtt — 360° tartományon belül forgatható és tetszőleges szögértékre beállítható. A különálló szerkezeti egységet képező elpárologtató 33 hőcserélőt szerkezetileg a 16 hűtőcella belső falának alsó részéhez kapcsoltuk, a 12 hőmérsékletérzékelő és az elektromos 36 fűtőtest elektromos 21 vezetékeit a 16 hűtőcella hőszigetelő 14 vákuumterén és a hermetikus 20 átvezetésen keresztül csatoljuk az elektronikus 22 hőmérsékletszabályozóhoz. A hűtőközeg közlekedő rendszernek a 16 hűtőcellán belüli 17 folyadékcsöve és kriogén 37 fojtócsöve a kettős fal között a hőszigetelő 14 vákuumtérben van elrendezve, a gázelvezető 25 csöve a vékonyfalú 43 tartócsövet veszi körül és az összekötő 28 csövön keresztül kapcsolódik a 29 szívásszabályozóhoz. A 16 hütőcella ebben a kettősfalú alakjában is igen egyszerű szerkezet. A külső és a belső falon a 35 minta környezetében — a szupravezető 32 szolenoid réseivel összhangban — a mérési módnak megfelelő (pl. tiszta alumínium, bérillium, réz, kvarc, üveg) ablakokkal hermetikusan lezárt nyílások vannak. A 35 minta cseréje könnyen és gyorsan — 4 db csavar oldásával és a 16 hűtőcella külső felső részének kiemelésével — elvégezhető. A 2. ábra szerinti hűtőberendezés folyadék/gőz és folyadék/gőz/gáz üzemben működtethető. Folyadék/gőz üzemben a normál forrásponttal megegyező vagy annál kisebb hőmérsékleteknél működtetjük úgy, hogy az elektronikus 22 hőmérsékletszabályozót kikapcsoljuk, a gázelvezető 25 csőhöz és az összekötő 28 csőhöz csatolt 29 szívásszabályozót nem működtetjük, a nagy átmérőjű vákuumozó 41 csonkra kapcsolt 29 szívásszabályozót az elé kapcsolt 26 vákuumszelep kicsiny nyitása mellett üzembe állítjuk, lassan nyitjuk a 19 töltőcső 39 tűszelepét és a 16 hütőcella belső terét az elpárologtató 33 hőcserélőn keresztül a gázelvezető 25 cső alsó szintjéig (amely à szupravezető 32 szolenoid felső szintjével azonos) hűtőfolyadékkal elválasztjuk. Ezután megnöveljük a nagy átmérőjű vákuumozó 41 csonk előtti 26 vákuumszelep átömlő keresztmetszetét és ezzel egyidejűleg a hozzákapcsolt 29 szívásszabályozót a mérési hőmérsékletnek megfelelő egyensúlyi nyomásra állítjuk. Ezzel a hűtési móddal 1,2 K legkisebb hőmérsékletet érhetünk el, ha az elszívott hűtőközeg gőz útját képező áramlási keresztmetszetek nagysága továbbá az itt alkalmazott 30 vákuumrendszer teljesítménye és végvákuuma megfelelő a legkisebb hőmérséklethez tartozó egyensúlyi gőznyomás előállítására. A normál forrásponttól szobahőmérsékletig terjedő mintahőmérsékletnél a hűtőberendezés folyadék/gőz/gáz üzemben működik. Ilyenkor a nagy átmérőjű vákuumozó 41 csonkhoz kapcsolt 26 vákuumszelep zárva van és az itt lévő 29 szívásszabályozó és 30 vákuumrendszer nem működik. A gázelvezető 25 csővel és az összekötő 28 csövön keresztül csatolt 29 szívásszabályozó és a hozzá csatlakozó 30 vákuumrendszer üzemel, az elektronikus 22 hőmérsékletszabályozó bekapcsolva és a kívánt értékre állítva, a hűtőközeg mennyiségi szabályozása az 1. ábrával kapcsolatban megismert módon valósul meg. Az elpárologtató 33 hőcserélőből távozó — megfelelő hőmérsékletű — gázhalmazállapotú hűtőközeg közvetlenül érintkezik a 34 mintatartóval és a 35 mintával, így igen jó a hőátvitel. A gázhalmazállapotú hűtőközeget a minta utáni szakaszon a vékonyfalú 43 tartócső és a gázelvezető 25 cső közötti körgyűrű keresztmetszetű csatornán keresztül vezetjük ki a 16 hűtőcellából, miáltal a szobahőmérsékletű részek felől érkező hőáramot jelentős mértékben csökkentjük. A 2. ábra szerinti hűtőberendezés további előnyei az egyszerű szerkezet, a könnyű és gyors mintacsere, az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
