173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
5 173086 6 hőmérsékletű árnyékolást biztosít a He4 20 tartály és a 19 nyakcső környezetében. Ugyanezt a célt szolgálja a nitrogén 11 tartály alsó részéhez kapcsolódó belső réz árnyékoló 12 bura, mely az alapkriosztát alsó részén a folyékony nitrogén hőmérsékletének megfelelő hőmérsékletű árnyékolást biztosítja. A 13 rézhenger felső 14 széle a nitrogén 11 tartály belső falával érintkezik. E helyen a nitrogén 11 tartályt és a He4 20 tartály 19 nyakcsövét jó hővezető-anyagú rugalmas hőátadó 26 szerv kapcsolja össze. A hőátadó 26 szerv furata a 19 nyakcsőhöz van forrasztva és külső palástjával rugalmasan kapcsolódik a nitrogén 11 tartály hengeres felületéhez. Ez a megoldás igen nagy nyakcső-átmérő mellett is igen kis párolgási veszteséget biztosít. A nitrogén 11 tartály, az alsó árnyékoló 12 bura és a He4 20 tartály külső felületét jól reflektáló 27 fémréteg, például alumínium-fólia borítja, mely szilikonzsírral van felragasztva. Ezen reflektáló 27 fémréteg a kriosztát belső terének hősugárzás elleni védelmét biztosítja. Az N2 11 tartály és az alsó árnyékoló 12 bura külső felületén vékony szigetelőanyagból, például műanyagfóliából és vékony fémrétegből lazán egymásra helyezett, legalább három rétegű hőszigetelő 28 burkolat is van. Az 1. ábra szerinti alapkriosztátnak két kiviteli alakja van. Az egyik kiviteli alaknál a He4 20 tartály Di átmérőjű henger, mely alul le van zárva és ez alatt az alsó tér mintahűtőnek van kialakítva. Az alapkriosztát egy másik kiviteli alakjánál, melyet az 1. ábra szemléltet, a folyékony Hé 20 tartálynak alsó 21 nyúlványa van. Az alsó 21 nyúlvány egy kisebb D2 átmérőjű henger, mely kemény 22 forrasztással csatlakozik a He4 20 tartályhoz. Az alsó 21 nyúlvány külső felületét ugyancsak jól reflektáló 27 fémréteg, például alumínium-fólia borítja, mely ugyancsak szilikonzsírral van felragasztva. A 2. ábra az alapkriosztát egy harmadik lehetséges kiviteli alakjának alsó részét szemlélteti a kisebb térfogatú folyékony N2 32 és a nagyobb térfogatú folyékony He4 34 tartállyal. A felső rész egyéb szerkezeti kialakítása és rendeltetése azonos az 1. ábra szerinti két kiviteli alakkal. A kisebb térfogatú 32 tartály a 19 nyakcsőnek csak egy részét veszi körül. A 32 tartály alsó részéhez két részes jó hővezető-anyagú árnyékoló 33 bura kapcsolódik. A 32 tartály és az árnyékoló 33 bura külső felületét jól reflektáló 27 fémréteg, például alumínium-fólia borítja, mely szilikonzsírral van felragasztva. Ezen Tt ^Ktáló 27 fémréteg a kriosztát belső terének hősugárzás elleni védelmét biztosítja. A 32 tartály és az árnyékoló 33 bura külső felületére vékony szigetelő anyagból, például műanyagfóliábó1 és vékony fémrétegből, például alumínium-fóliából lazán egymásra helyezett, legalább három rétegű, hőszigetelő 28 burkolat van rögzítve. Ezen kiviteli alaknál a 34 tartály egy nagyobb D3 átmérőjű henger, melyhez felül a 19 nyakcső, alul a D2 átmérőjű alsó 38 nyúlvány kapcsolódik. A 38 nyúlványt a 35 perem és a 37 fenéklemez kapcsolja a 34 tartályhoz. A 37 fenéklemez vákuumbiztos zárását a rejtett 36 fémtömítés biztosítja, amely indium, alumínium vagy réz lehet. A 3. ábra a Mössbauer-effektus mérésre alkalmas mintahűtőt szemlélteti. A felső szakasz szerkezeti kialakítása azonos az 1. ábra szerinti kiviteli alakokkal. Ennél a kiviteli alaknál elmarad a 2. ábra szerinti 34 tartály 38 nyúlványa, és annak helyén mintahűtő van kialakítva. A H4 40 tartály alsó részét a 41 fenéklemez zárja le, melyhez belül a folyékony He4 térben 42 tűszelep, kívül a vákuumtérben pedig folyadék 43 levezetőcső és 44 tartócső van rögzítve. A 44 tartócső 47 tartóelem közbeiktatásával tartja a háromrészes gyűrű alakú 48, 49, 51 mintahűtőt, mely elektrolitikus rézből készül. A külső 48 gyűrű tengelyére merőleges síkban axiális irányú bordázattal ellátott furata zsugor illesztéssel van rögzítve a belső 49 gyűrűhöz. Az 50 mintát menetes 51 gyűrű rögzíti a belső 49 gyűrűhöz, és ezzel jó hőátadást biztosít az 50 minta és a mintahűtő között. A 48 gyűrű külső felületén elektromos 52 fűtőtekercs van. A He4 hűtőfolyadék a 42 tűszelepen és a folyadék 43 levezetőcsövön a mintahűtőbe jut. A mintahűtőben a külső 48 és a belső 49 gyűrű kapcsolódó felületeivel érintkezve igen kicsiny áramlási ellenállással áramlik át a minta hűtő és a 4. ábrán látható két gázelvezető 55 csövön távozik. A He4 hűtőfolyadék áramlás közben részben, vagy egészen elpárolog. A belső 49 gyűrű furatában elhelyezett 53 hőérzékelő a mintahűtővel, a mintára helyezett 54 hőérzékelő pedig az 50 mintával van jó hőkontaktusban. A 47 tartóelem a vízszintes gammasugárnyaláb középvonalában tartja a mintahűtőt. A gammasugárnyaláb útját az alsó hőszigetelő 4 burán elhelyezett két szobahőmérsékletű 45 fémablak és a kétrészes árnyékoló 33 burán elhelyezett két gamma 46 sugárrés biztosítja. A 45 fémablakok és a 46 sugárrések kialakítása azonos a 160 147 a. sz. szabadalom Mössbauer-effektus mérésre alkalmas végdarabjával. A 3. ábra szerinti mintahűtő egy He4 hűtőközeg alkalmazásával 1,5 K-tól 450 K-ig terjedő hőmérséklettartományban dolgozik. A 1,5 K és a 4,2 K hőmérséklettartományban a 42 tűszelepen kicsiny áramlási keresztmetszetet állítva a gázelvezető 55 csövek szobahőmérsékletű végén pneumatikus szívónyomásszabályozó segítségével állítjuk be az 50 minta hőmérséklethez tartozó néhány torr nagyságú egyensúlyi nyomást. A He4 gőzt a szívónyomásszabályozó kimenetére kapcsolt kisteljesítményű vákuumszivattyú szívja el. A 4,2—450 K hőmérséklettartományban a 42 tűszelep jobban ki van nyitva és a szívónyomásszabályozó 200—500 torr nyomásra van állítva, továbbá az 53 hőérzékelő és az 52 fűtőtekercs a 155 124 1. sz. hőmérsékletszabályozó berendezés szabályozó körébe van kapcsolva. így az 1,5—450 K hőmérséklettartományban kiválasztott bármely hőmérséklet érték igen rövid beállási idővel elérhető és IO'3 K körüli stabilitással fenntartható. A mintahűtő homogenitására jellemző, hogy az 53 és az 54 hőérzékelők között nincs mérhető hőmérsékletkülönbség. Az 50 mintacsere az alsó hőszigetelő 4 vákuumbura és a menetes rögzítésű árnyékoló 33 bura levétele után könnyen és gyorsan elvégezhető. Az adiabatikus elrendezésű és körszimmetrikus kialakítású mintatartó tömege igen kicsi, igen jó a hővezetése és kicsi a hűtőközeg fogyasztása. Az 5. ábra a neutrondiffrakciós mérésre alkalmas mintahűtőt és végdarabot mutatja. Az alapkriosztát árnyékoló 33 burájához menetesen alumínium 58 közdarabbal az árnyékoló 59 bura csatlakozik, melyen alul 73 furat van és a 73 furat előtt alumínium 60 tárcsa van elhelyezve. A 44 tartócsőhöz kétrészes gázáramos 61, 62 mintahűtő csatlakozik. A bordá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
