173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 173086 Bejelentés napja: 1975. V. 15. (MA-2683) Nemzetközi osztályozás: F 25 D 3/00 Közzététel napja: 1978. VIII. 28. ' Tv ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1980. III. 31. Feltalálók: Balia János gépészmérnök, Budapest, Kovács László gépészmérnök, Kassa, Csehszlovákia Szabadalmas: MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest Héliumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és mintahűtők variálásával 1 A találmány tárgya héliumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományon belül végzett vizsgálatára, mintatartók és mintahűtők variálásával. Ilyen berendezéseket alkalmaznak a szilárdtest kutatásoknál a különböző anyagminták széles hőmérséklettartományon belül végzett vizsgálatára. A héliumkriosztát külső vákuumköpennyel határolt hűtőzónájában körgyűrűalakú folyékony nitrogén és vákuumtérrel szigetelt folyékony hélium-tartály van. A hélium-tartály felfelé csatlakozó karimával ellátott nyakcsőben végződik, és a nyakcsőnek a hélium párologtatására és vákuumozására kivezető csöve van. A nitrogén-tartályban azzal hőkontaktusban adszorber van elhelyezve. Egy ismert héliumkriosztátot ismertet a 160147 sz. magyar szabadalmi leírás. Az ismert kriosztátok fő hátránya, hogy nem biztosítanak lehetőséget egy hűtőrendszerben az extrém alacsony hőmérsékletektől a szobahőmérséklet feletti értékekig terjedő hőmérséklettartomány előállítására. További hátrányuk, hogy az alacsony párolgási veszteséget csak viszonylag kicsiny nyakcsőátmérő mellett tudják biztosítani. A kriosztátok szélesebb körű felhasználását biztosító nagyobb átmérőjű nyakcsövek a párolgási veszteséget jelentős mértékben megnövelik, így a berendezés üzemeltetési költségeit nagyon megemelik, ugyanakkor a folyamatos mérési időt lerövidítik. A hősugárzás elleni védelem ismert megoldása - a hűtőfolyadéktartályok felületének aranyozása — az előállítási költséget 173086 2 nagy mértékben megnöveli. Általános igényként merül fel az 1 K-tól 450 K-ig terjedő hőmérséklettartomány átfedése egy hűtőközeg alkalmazásával. Az alacsony hőmérsékletek tartományában a hő- 5 mérséklet-szabályozás nehézségeit az ismert mintahűtő szerkezetek előnytelen szabályozástechnikai jellegzetességei okozzák. Az ismert csöves vagy szinterezett elpárologtatóknál a következő előnytelen jellegzetességekkel találkozhatunk: nagy tömeg, nagy áramlási 10 ellenállás, rossz hővezetési és hőátadási tényező, rossz hőszigetelés és hőcsatolás, és gyakori ezeknél a hőérzékelők rossz elhelyezése is. Az ismert kriosztátok további hátránya a nehéz gyárthatóság, a használat közben előforduló hibák megkeresésének és azok el- 15 hárításának körülményessége. Egy adott kriosztát korlátozott alkalmazhatósága az alacsony hőmérsékleteken folyó mérések költségeit jelentős mértékben megnöveli. A találmány szerinti, modulelemekből felépített variálható héliumkriosztát a felsorolt hátrá- 20 nyokat megszünteti. Célunk egy olyan variálható héliumkriosztát létrehozása, amelynek folyadék-tartályai különböző űrtartalmúak lehetnek. A kriosztát párolgási alapveszteségét a hőszivárgási lehetőségek - a folyékony hélium- 25 tartály nyakcsövének hővesztesége, a hőszigetelő vákuumtérben maradt gázok hővezetése és a hősugárzás - csökkentésével az irodalmilag ismert értékek alá lehessen szorítani. További követelmény, hogy az alapkriosztát felső és alsó karimáira könnyen és gyor- 30 san felszerelhetek legyenek a különböző méréseknek
