173086. lajstromszámú szabadalom • Hélumkriosztát modulelemekből, különböző minták széles hőmérséklettartományokon belül végzett vizsgálatára, a mintatartók és minthűtők variálásával
15 173086 16 K-ra való lehűtéséhez és a He4 tartály feltöltéséhez 8—10 1 cseppfolyós He4 szükséges. A folyékony He4 utántöltését a berendezés folyamatos üzeme alatt 8 óránként kell elvégezni. Az utántöltés alatt a He2 3 4 — He4 oldásos betét zavartalanul működik. A berendezéssel 4,2 K-ról indulva 115—120 perc alatt lehet a 45 mK legkisebb hőmérsékletet elérni. A He3 -He4 oldásos betét és az 1. ábra szerinti alapkriosztát 100 óránál hosszabb folyamatos működési időben is biztosítja a 45 mK-től 800 mK-ig terjedő tartományon belül a zavartalan üzemvitelt. A 14. ábra a He3-He4 oldásos betét oldójának mechanikai tömítéssel egyesített kétrészes kiviteli alakját szemlélteti. A perforált 197 cső, továbbá a 216 és 217 csövek mérete és anyaga azonos a 13. ábra szerinti megoldással. A 225 köpenyt célszerű a 15. ábra szerint egy darabból, mélyhúzással vagy sajtolással előállítani. A két rész között elhelyezett rejtett 224 tömítés lehet arany, indium vagy aluminium. Az optimális tömítéshez szükséges nyomást kicsiny osztástávolságban elhelyezett miniatűr csavarokkal kell biztosítani. Az ábra szerinti oldót akkor kell alkalmazni, ha a 227 mintát az oldón belül a folyadék felszíne alatt kell elhelyezni, például Mössbauer-effektus mérésénél vagy optikai méréseknél. Az optikai mérésnél a 225 köpenyen a 7. ábra szerinti kivágásokat és ablaktömitéseket kell a szükséges méretben kivitelezni. A 16. ábra a He3-He4 oldásos betét oldójának olyan mechhanikai tömítéssel egyesített kétrészes kiviteli alakját szemlélteti, melynél a minta környezetében levő palást kvarcból van készítve. Ilyen követelmény van pl. a mag-mágneses rezonancia mérésnél. A 231 fedél és a 232 perem között rejtett 224 tömítés van. A 232 perem keményforrasztással kapcsolódik a kővár 234 közdarabhoz. A kvarc 235 csésze felső szélét hermetikusan kell ráolvasztani a kővár 234 közdarab alsó kúpos végződésére. A 231 fedél középvonalában levő perforált 197 cső anyaga és rendeltetése azonos a 13. ábra szerinti megoldással. A 235 csészébe vezető két koncentrikus cső a folyékony He3 be- és kivezetésére szolgál. A 211 hőcserélőből (13. ábra) a cseppfolyós He3 a kisebb átmérőjű csövön keresztül folyik a 235 csészébe (oldó edény). A folyékony He3 a nagyobb átmérőjű 236 cső és a belső 237 cső közötti körgyűrű keresztmetszetben diffúziós mozgással jut el a 235 csészéből — oldó edényből — a 211 hőcserélő oldat oldalán keresztül a 193 elpárologtatóba. A rejtett 224 tömítés anyaga és deformációjának módja megegyezik a 14. ábra szerintivel. A 227 minta a folyékony He3 folyadékban van elhelyezve. A 235 csésze alján gömbalakú cérium-magnézium-nitrát paramágneses 238 hőmérsékletérzékelő van. A találmány szerinti modulelemekből felépített héliumkriosztát alkalmazása a következő előnyökkel jár: 1. Széles (4,5*102-4,5-1 O'2 K), négy nagyságrendű hőmérséklettartomány átfogása egyetlen berendezéssel. 2. A nagy nyakcső-átmérő következtében a hűtőberendezés alkalmazási lehetőségei jelentősen bővülnek. 3. Hosszú, folyamatos mérési idő esetén is változatlan marad a berendezés hőegyensúlya és a készülék beállítása. 4. A találmány szerinti műszaki megoldás nagy hőmérséklet homogenitást és nagy hőmérséklet stabilitást biztosít a minták teljes tömegében. 5. A berendezés könnyű és gyors szabályozhatósága következtében a teljes hőmérséklettartományban igen rövid beállási idővel rendelkezik. 6. A berendezés sokoldalúan variálható, a különböző mérési összeállításokat önálló egységekből — modulokból - könnyen és gyorsan össze lehet állítani. 7. Az önálló egységek szerkezete, valamint azok kezelése és hibaelhárítása egyszerű, az egységek könnyen gyárthatók és az ismert megoldásoknál lényegesen kisebb költséggel előállíthatok. 8. Az egyes mintahűtők széles mérési tartományt, hatékony mintahűtést, így igen kis hűtőközeg fogyasztást és nagyfokú műkökési biztonságot biztosítanak. 9. Az egyes mintatartók mintahűtője folyadék- és gázfűtésre egyaránt alkalmasak. 10. Optikai mintahűtőknél a gázáramlás a minta függőleges felületeivel párhuzamos és sík ablakok alkalmazása válik lehetővé, továbbá a hűtőközeg gázvisszavezetése és újra felhasználása biztosított. 11. Kis szívási teljesítmény — kb. 20 m3/h - és nagy hőterhelés mellett is alacsony mérési hőmérsékleteket lehet elérni. 12. A He3 gáz szobahőmérsékletű rendszere a He3 -He4 oldásos kriosztátok működtetésére is alkalmas. 13. További előnye az optimális működési térfogat, azonos hűtőközeg alkalmazása és a berendezés gazdaságos előállítása. 14. A találmány szerinti hűtőberendezés He3—He4 oldásos betétje a Mössbauer vagy a MMR - mag-mágneses rezonancia méréseknél mint etalon — elsődleges-hőmérő is felhasználható. Szabadalmi igénypontok 1. Héliumkriosztát molekulaelemekből, különböző minták széles - pl. 4,5* 102 -4,5-1 O'2 K - hőmérséklettartományon belül végzett vizsgálatára mintatartók és mintahűtők variálásával, melynek külső vákuumburával határolt hűtőzónájában körgyűrű alakú folyékony nitrogén tartálya és vákuumtérrel szigetelt folyékony hélium tartálya van, amely (alfélé csatlakozó karimával ellátott nyakcsőben végződik és a nyakcsőnek a hélium párologtatására és vákuumozására kivezető csöve van, míg a nitrogén tartályban — azzal hőkontaktusban — abszorber van, azzal jellemezve, hogy a nitrogén tartályban (11) jó hővezető anyagból - pl. rézből - készült henger van, amelynek felső nyakrésze (14) a tartály belső falával érintkezik, és e helyen a nitrogén tartály fala és a hélium tartály (20) nyakcsöve (19) között hőátadó szerv (26) van, továbbá a nitrogén tartály (11) alsó részéhez jó hővezető — pl. rézből készült - árnyékoló bura (12) csatlakozik, a nitrogén tartályt (11) és az azzal alul összekapcsolt árnyékoló burát (12), továbbá a hélium tartály (20) külső felületét jól reflektáló fémréteg (27) — pl. alumínium fólia — borítja, ezenfelül a nitrogén tartály (11) és az azzal összekapcsolt jó hővezető — pl. réz - árnyékoló bura (12) külső felületén vékony szigetelő anyagból — pl. műanyagfóliaból — és fémfóliából 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8
