173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
3 173086 megfelelő mintahűtők és mélyhőmérsékletű betétek. A kitűzött célokat a következő megoldásokkal érjük el: Az alapkriosztátot hét szerkezeti egységből, körgyűrű alakú folyékony N2 tartályból, nyakcsővel ellátott folyékony He4 tartályból, a folyékony N2 hőmérsékletére hűtött árnyékoló burából, a folyékony N2 tartályban elhelyezett rézhengerből és adszorberből, a nyakcső és az N2 tartály között elhelyezett hőátadó szervből, a tömítő peremekkel ellátott vákuumburából, továbbá a csatlakozó peremet és az átvezetéseket tartalmazó fedélből építjük össze. A nyakcső átmérője a széleskörű alkalmazás biztosítása érdekében a szokásosnál nagyobb értékű. A nagy átmérőjű nyakcső használata és a folyadéktartályok külső felületein szokásos aranyozás elhagyása mellett a kriosztát párolgási alapveszteségét új szerkezeti kialakítással az irodalmilag ismert értékek alá lehetett szorítani. A kriosztát felső és alsó részén levő, mechanikusan tömített oldható csatlakozások segítségével a folyékony He4 tartályba vezethetők, illetve a különböző mérésekhez négy nagyságrendet áthidaló hőmérséklettartomány előállítását biztosítják. A N2 tartály és azzal alul összekapcsolt árnyékoló bura, továbbá a He4 tartály külső felületével hősugárzást jól visszaverő fémfóliát hozunk jó hőcsatolásba. A folyékony N2 tartály és azzal összekapcsolt árnyékoló bura külső felületén vékony szigetelőanyagból és fémfóliából lazán egymásra helyezett több rétegű hőszigetelő burkolat van. A folyékony N2 tartályban elhelyezett bura felső szélét azon a szakaszon hozzuk jó hőcsatolásba a tartály belső falával, ahol a külső fal azonos hőmérsékletű szakaszával a hőátadó szerv nagyobb átmérőjű rugalmas része érintkezik, a hőátadó szerv kisebb átmérőjű részét pedig a nyakcső külső felületére forrasztjuk. A fedél kivezetései közül fontos szerepe van a nyakcső fedél feletti nyúlványához csatlakozó oldalkivezetésnek és a nyakcső felső tömitő karimájának. Az oldalkivezetés a folyékony He4 hűtőközeg párologtatására és a folyadék feletti nyomás csökkentésére, a tömítő karima pedig a cseppfolyós He4 tartályba nyúló betétek hermetikus rögzítésére szolgál. A találmány tárgyának előnyös kiviteli alakjánál a He4 tartály átmérőjénél kisebb átmérőjű nyúlványban végződik. A találmány tárgyának további előnyös kivitek alakjánál a He4 tartály nyakcsövének átmérője legalább 70 mm és az N2 tartály a He4 tartálynak és/vagy a nyakcsövének legalább egy részét körülveszi. A találmány tárgyának még további előnyös kiviteli alakjánál az alsó nyúlvánnyal ellátott He4 tartályt kétrészes rézbura árnyékolja és az N2 tartály a He4 nyakcsövének csak egy részét veszi körül. A találmány tárgyának további előnyös kiviteli alakjánál a He4 tartálynak egyetlen hengere van, tűszelepes levezetőcsővel és mintahűtő tartócsővel. A találmány szerinti modulelemekből felépített variálható héliumkriosztát alapkriosztátjainak, mintahűtőinek és betétjeinek kiviteli alakjait az ábrák szemléltetik. Az 1. ábra a kisebb térfogatú He4 hűtőközeg tartályt magában foglaló alapkriosztát hosszmetszetét; a 2. ábra a nagyobb térfogatú He4 hűtőközegtaítályt magában foglaló alapkrisztát hosszmetszetét; a 3-4. ábra a nagyobb térfogatú He4 alapkriosztátot és a Mössbauer-effektus mérésére alkalmas mintahűtő és végdarab hosszmetszetét; az 5—6. ábra a neutrondiffrakciós mérésre alkalmas mintahűtő és végdarab hosszmetszetét; a 7. ábra az optikai mérésre alkalmas gázáramos zárt nem-fém csőkamrájú mintahűtő és végdarab hosszmetszetét; a 8. ábra optikai mérésre alkalmas zárt fémcsőkamrájú gázáramos, és ablakos mintahűtő hosszmetszetét; a 9—10. ábra ugyancsak optikai mérésre alkalmas zárt fémcsőkamrájú belső megcsapolású gázáramos ablakos mintahűtő hosszmetszetét; a 11. ábra a belső megszívású He4 betét hosszmetszetét; a 12. ábra a He3 betét hermetikus alsó szakaszának hosszmetszetét; a 13. ábra a He3—He4 oldásos betét hermetikus alsó szakaszának hosszmetszetét oldón kívüli mintával; a 14—15. ábra a He3—He4 oldásos betét kétrészes oldójának hosszmetszetét oldón belüli mintával; a 16. ábra a He3—He4 oldásos betét kétrészes oldójának hosszmetszetét oldón belüli mintával. Az 1. ábra az alapkriosztát egy lehetséges kiviteli alakját szemlélteti, melynek hőszigetelését a 10-6 tormái kisebb nyomású 1 hőszigetelő vákuumtér biztosítja. Az 1 hőszigetelő vákuumteret felül bontható 2 fedél, oldalt hengeralakú hőszigetelő 3 vákuumbura, alul pedig az ugyancsak bontható hőszigetelő alsó 4 vákuumbura határolja. Fent a 2 fedél, alul a 4 vákuumbura, 5, illetve 6 gumitömítéssel csatlakozik a hőszigetelő 3 vákuumburához. A 4 vákuumbura alsó részén 10 központosító van. A hőszigetelő 1 vákuumtér légtelenítésére 7, illetve 9 csőcsonk szolgál. Üzem közben a 7 csőcsonkra szerelt 8 vákuumszelephez légtelenítő cső, a 9 csőcsonkra pedig vákuummérő csatlakozik. Az alapkriosztát külső 3 vákuumburával határolt hűtőzónájában körgyűrű alakú folyékony nitrogén 11 tartály és ezen belül ugyancsak a hőszigetelő 1 vákuumtérrel szigetelt D[ átmérőjű folyékony He4 20 tartály van. A 20 tartály felfelé csatlakozó 23 karimával ellátott 19 nyakcsőben végződik. A 19 nyakcső a szokásosnál nagyobb D0 átmérőjű henger, amely lehetőséget biztosít az 1 K és az annál kisebb hőmérsékletű betétek, valamint függőleges mintakamrák bevezetésére. A 19 nyakcső átmérője legalább 76 mm, és falvastagsága 0,25 mm. A nyakcső-átmérő a hűtőberendezés sok oldalú felhasználhatóságát biztosítja. A 19 nyakcsőnek a He4 párologtatására és vákuumozására 25 karimával ellátott oldal kivezető 24 csöve van. A nitrogén 11 tartály alján egymástól 120°-rí elhelyezett hengeralakú edényben 15 abszorber van. A 15 abszorber, mely lehet aktív szén, vagy molekulaszűrő, az edények falával jó hőkontaktusban van és a hőszigetelő 1 vákuumtér statikus fenntartását biztosítja. A bontható 2 fedélen átvezetve all nitrogén tartályba nitrogén 16 töltőcső és nitrogén 17 párologtatócső nyúlik, melyek lágyforrasztással kis keresztmetszetű és rossz hővezető anyagú 18 hőhídhoz vannak rögzítve. A nitrogén 11 tartályban 13 rézhenger van. A 13 rézhenger csökkenő N2 folyadékszint esetén is azonos 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
