173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
11 173086 nek az alapkriosztát 1,2 K hőmérsékletű He4 tartálya és a He3 betét elpárologtatója között. A hőszigetelő 152 vákuumtér vákuumozó szakasza a 175 hőcsapdán keresztül csatlakozik, mely könyök 172 idomból és hőcsapda 173 fedélből áll. A 175 hőcsapda alsó furatához 171 acélcső, forrasztó 148 gyűrű és 147 fedél, a felső furatához pedig a 174 acélcső kemény forrasztással vákuumzáróan csatlakozik. A vákuumozó szakasz a 175 hőcsapdában kétszer 90°-os törés után a 174 csőben folytatódik, majd a szobahőmérsékleten 90°-os ívvel irányeltérést szenved és a mechanikai rezgések átvitelét megakadályozó flexibilis csodarabbal csatlakozik a nagyvákuumrendszerhez. A célszerűen sárgarézből készített könyök 172 idom a hőszigetelő 152 vákuumtér hősugárzás elleni védelmét szolgálja. A 172 idom nyitott oldalát elektrolitikus rézből készített hőcsapda 173 fedél zárja le, melynek a 172 idomba nyúló hengeres csonkjára kell a He3 betét elektromos kivezetéseit feltekercselni. A huzalok laza átvezetése után a hőcsapda 173 fedelet a könyök 172 idomra illesztjük és Wood-fémmel hermetikusan rögzítjük. Az elektromos huzalok szobahőmérsékletű hermetikus átvezetését a 176 átvezető biztosítja. A 176 átvezető vékonyfalú 177 acélcsőből, menetes 178 csatlakozóból, tömszelence 179 csavarból, 180 tömszelencéből, gumitömítő 181 gyűrűből és ugyancsak vékonyfalú átvezető 182 acélcsőből áll. A párhuzamosan elrendezett elektromos huzalokat át kell fűzni a 176 átvezető felsorolt alkatrészein, majd a gumitömítő 181 gyűrűt a 179 csavar fokozatos meghúzásával, a 180 tömszelence segítségével, optimális értékig kell deformálni. Ezután a 182 acélcsövön átvezetett elektromos huzalokat szobahőmérsékleten keményedő ragasztóval beragasztjuk. A 12. ábra szerinti He3 betét működése a következő: a szobahőmérsékleten működő hermetikus elővákuumszivattyú nyomócsonkjáról a He3 gázolajleválasztás, mélyhőmérsékletű abszorpciós tisztítás és mechanikus szűrés után a He3 bevezető 156 csőbe kerül, amelyben az alapkriosztát folyékony nitrogén tartályával megvalósított 80 K előhűtés után az 1,2 K hőmérsékletű cseppfolyós He4 tartályból elpárolgott gőz hőcseréje révén a He3 gáz lehűtése folytatódik és a He3 gáz hőmérsékletének jelentős csökkenését eredményezi. Az 1,2 K hőmérsékletű folyékony He4-be merülő kondenzációs 157 csőspirálban a He3 gáz teljes egészében kondenzálódik és a bevezető 160 csövön át lefolyik a 154 elpárologtatóba. A He3 gáz kondenzálása addig tart, amíg a 154 elpárologtató megtelik cseppfolyós He3-mal. A kondenzálás ideje alatt a hőszigetelő 152 vákuumtérben néhány torr abszolút nyomású He4 gázatmoszférát kell fenntartani, amely biztosítja a jó hőcserét a 154 elpárologtató és az 1,2 K hőmérsékletű környezet között. A kondenzálás befejezése után a hőszigetelő 152 vákuumtér myomását a vákuumozó szakaszon keresztül lO“5 tormái kisebb értékre kell csökkenteni, majd a He3 párologtatóhoz csatlakozó diffúziós szivattyúval megkezdhető a 154 elpárologtatóban levő folyékony He3 vákuumozása. A He3 folyadék feletti nyomás csökkentésével a 154 elpárologtató és a kapcsolt részek a nyomáshoz tartozó egyensúlyi hőmérsékletig lehűlnek. Adott szívási sebesség - a bemutatott példáknál kb. 50 1/sec - mellett előállítható redukált nyomás, illetve hőmérséklet a 154 elpárologtató hőterhelésétől függ. A 9. ábra szerinti He3 betétben 40 jíW parazita hőáram mellett az elérhető legkisebb hőmérséklet 0,27 K (0,5917.10-3 Hgmm absz. nyomás) amelyet a 164 mintatartó csatlakozási felületénél elhelyezett 165 hőérzékelővel lehet mérni. A diffúziós szivattyú szívócsonkja előtt folyékony nitrogénnel hűtött gőzleválasztót kell alkalmazni. A diffúziós szivattyú nyomócsonkját a 2 m’/h teljesítményű elővákuumszivattyú szívócsonkjával, az elővákuumszivattyú nyomócsonkját a szobahőmésékletű He3 gáztartállyal összekötve kell a He3 zárt körfolyamatát kialakítani. A hőterhelés növelésével nő az elérhető legkisebb hőmérséklet. Az 1. ábra szerinti alapkriosztátba helyezett He3 betét első lehűtéséhez és az alapkriosztát folyékony He4 tartályának megtöltéséhez összesen 8—10 1 cseppfolyós He4 szükséges. Az alapkriosztát egyszeri feltöltése és az azt követő — 1,2 K-ig való - vákuumozás után az együttes mélyhőmérsékletű mérőrendszer utántöltés nélkül 8-10 óráig működik. A cseppfolyós He4 utántöltáse a mérés folyamatosságának megzavarása nélkül elvégezhető. A 12. ábra szerinti 15 cm3 űrtartalmú 154 elpárologtató egyszeri feltöltés után kicsiny hőterhelés mellett 24 óra folyamatos mérést tesz lehetővé. A kiürült 154 elpárologtató újratöltését és a mérési hőmérséklet helyreállítását 20-25 perc alatt lehet elvégezni. A mélyhőmérsékletű mérőrendszer 4,2 K-ról indulva 50 perc alatt hűl le a 0,25 K legkisebb hőmérsékletre. Nagyobb űrtartalmú elpárologtató beépítésével és a szívási sebesség növelésével a folyamatos mérési idő jelentős mértékben meghosszabbodik. A 13. ábra a He3 —He4 oldásos betét alsó hermetikus szakaszának szerkezeti kialakítását szemlélteti, amelyet az 1. ábra szerinti alapkriosztát He4 tartályába kell helyezni. A He3—He4 oldásos betét környezeti hőmérsékletű felső szakaszának kialakítása azonos a 11. ábra szerinti megoldással. A He3—He4 oldásos betétnek He3 bevezető 203 csöve, He3 vákuumozó 140 csöve, 175 hőcsapdája, szobahőmérsékletű 176 átvezetője, 187 fedélből és 189 karimával ellátott hengeralakú edényből álló 191 vákuumedénye, és azon belül elhelyezett 193 elpárologtatója, oldó 198 edénye, 211 hőcserélője és ezeket összekapcsoló csővezetéke van. A tartó 140 cső, az átmenő 141 idom, a vákuumozó 142 cső, a J42 csövön belül elhelyezett párhuzamos körszeletu 143 betét, az átvezető 184 cső, a forrasztó 186 gyűrű, továbbá a 175 hőcsapda és a szobahőmérsékletű 176 átvezető rendeltetése és szerkezeti kialakítása a 12. ábra szerinti megoldással azonos. A He3 -He4 oldásos betét alsó hermetikus szakasza a megfelelő szilárdságú sárgaréz 187 fedélre van felépítve, amelyhez a hőszigetelő 192 vákuumteret határoló 189 karimával ellátott elektrolitikus rézből készített 191 vákuumedény csatlakozik. A 191 vákuumedény hermetikus zárását fém 188 tömítőgyűrű biztosítja, melyet a 190 csavarok meghúzásával kell optimális mértékben deformálni. A He3 gáz bevezetését a 203 cső végzi, mely a 204 toldattal csatlakozik a 187 fedélen elhelyezett kondenzációs 205 csőspirál egyik végéhez. A 205 csőspirált a kondenzációs idő csök-12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
