180839. lajstromszámú szabadalom • Hűtőberendezés anyagminták fizikai jelemzőinek mérésére vákuum technikai berendezésekben
9 180839 10 1,2...300 K tartományba eső mérési hőmérséklet, valamint 16 hűtőcella kettősfalú kiviteli alakjából adódó előnyök, hogy szupravezető mágneses rendszeren kívül, szobahőmérsékletű környezetben, klasszikus építésű mágneseknél, több mérési feladatra az eredeti 1,2...300K hőmérséklettartományban használható. A 3. ábra szerinti — Hali-effektus, Mössbauer-effektus, mágneses és optikai mérésekre alkalmas — hűtőberendezés 16 hűtőcellájának alsó nyúlványa a 18 tömítéssel közvetlenül a 31 hűtőközegtárolóhoz csatlakozik, az alsó nyúlvány tölti be a 19 töltőcső szerepét, így nincs szükség külön szerkezeti egységet képező töltőcsőre. A16 hűtőcella külső vákuumköpenye több — előnyösen három — részből áll, amelyek 18 tömítésekkel csatlakoznak egymáshoz. A 31 hűtőközegtárolóba nyúló alsó rész vékonyfalú rozsdamentes acélcső, amelynek fenéklemezéhez lágyforrasztással van hozzáerősítve a 17 folyadékcső. A hűtőközeg közlekedő rendszer bemenetelénél van a 38 szűrőszerv. A 16 hűtőcella belső ürege a hővezető 54 gázzal — előnyösen néhány millibár abszolút nyomású héliummal — töltött mérőtér, amelyet két koaxiális acélcső határol, a nagyobb átmérőjű cső és annak oldalsó nyúlványa a gázelvezető 25 cső, a koaxiális csövek közötti körgyűrű alakú csatorna a hűtőközeg közlekedő rendszernek az elpárologtató 33 hőcserélő feletti szakasza. A mérőtér felső részéhez csatlakozik a vákuumozó 27 cső és 26 vákuumszelep, felső nyílására 18 tömítéssel illeszkedik a 40 szögállító, a vékonyfalú 43 tartócső, a hermetikus 20 átvezetés és az árnyékolt 42 kivezetés. A hűtőközeg közlekedő rendszer kimenő oldalán — előnyösen a gázelvezető 25 cső környezetében — helyezkedik el a túlnyomás elleni védelmet nyújtó biztonsági 47 szerelvény — előnyösen biztonsági szelep vagy szakadó membrán. A 16 hűtőcella hőszigetelő 13 vákuumköpenyének 18 tömítéssel illeszkedő felső részéhez csatlakozik a 26 vákuumszelep és az elpárologtató 33 hőcserélő elektromos vezetékeinek kivezetésére szolgáló hermetikus 20 átvezetés. A hővezető 54 gázzal töltött mérőtér alsó szakaszán a mérőtérrel közvetlen érintkezésben van elrendezve az elpárologtató 33 hőcserélő, amelynek alsó részéhez a 48 elosztókamra kapcsolódik. A 48 elosztókamrába vezetett kriogén 37 fojtócső külső felületén helyezkedik el a 49 fűtőtekercs — előnyösen huzalból feltekercselt elektromos ellenállás — amely az esetleges eldugulás gyors megszűntetésére szolgál. A 3. ábra szerinti hűtőberendezés sokoldalú alkalmazhatóságát a 35 minta középpontjával koncentrikus elhelyezésű — a mérési módnak megfelelően cserélhető — 11 ablakok biztosítják, az ablakok hermetikus zárásáról a 18 tömítések gondoskodnak. A hűtőberendezés 31 hűtőközegtárolója a gyorsbontású 51 vákuumkötéssel kapcsolódik a 16 hűtőcella alsó nyúlványához. A mintacsere a 40 szögállítón lévő bajonet-zár nyitása után néhány perc alatt elvégezhető. A 35 minta a homogén hőterű 34 mintatartóban van, a 35 minta rögzítése és a 34 mintatartónak a függőleges tengely körüli forgatása a már ismertetett módon van megoldva. A 16 hűtőcella szobahőmérséklettől eltérő hőmérsékletű részeinek hősugárzással szembeni védelme a felső 44 hőhídhoz termikusán csatolt felső árnyékoló 45 burával és az alsó 52 hőhídhoz — amely kb. 80 K hőmérsékletű — termikusán csatolt alsó árnyékoló 50 burával, továbbá a hőámyékoló 53 csővel van megoldva. A 44 és 52 hőhidak jó hővezető anyagból & előnyösen rézből — készültek. Az árnyékoló 45, 50 bura és hőámyékoló 53 cső anyaga jó hővezető fém — előnyösen réz vagy alumínium — felületűk polírozott, külső felületükön szuperszigetelő 46 réteg (pl. alumínium fólia és űvegpapír szendvics) van elhelyezve. A hővezetéssel való hőátvitelt a 16 hűtőcella körüli hőszigetelő 14 vákuumtér minimálisra csökkenti. A 3. ábra szerinti hűtőberendezésben a hűtőközeg szabályozást teljes egészében a tervezett méréseknél előforduló kicsiny — néhány gramm — tömegű minták hűtőközeg szükségletének áteresztésére alkalmas kriogén 37 fojtócső mennyiségi szabályozására és a hűtőközeg közlekedő rendszer kimenetét képező gázelvezető 25 csőhöz az összekötő 28 csővel csatlakozó megfelelő értékre állított 29 szívásszabályozó biztosítja. A hűtőközeg normál forráspontjával azonos vagy annál kisebb niintahőmérsékleteknél a hűtőberendezés az 1. ábrával kapcsolatban leírtak szerint működik. A normál forráspontnál nagyobb mintahőmérsékletek beállítása és szabályozása is a korábban leírt módon valósul meg azzal a különbséggel, hogy nincs szükség kisegítő kézi beavatkozásra. A hűtőberendezés 3. ábra szerinti kiviteli alakjának jellemzője az egyszerű szerkezet, a 31 hűtőkőzegtárolóhoz való közvetlen csatlakozás a széles — 3.. .300 K •» működési hőmérséklettartomány, a nagyfokú üzembiztonság, az egyszerű kezelés, a gyors mintacsere és a sokoldalú alkalmazhatóság. A 4. ábrán bemutatott — két különböző és egymástól független hőmérsékletű elpárologtató hőcserélőt tartalmazó — Mössbauer-effektus mérésére alkalmas hűtőberendezésnek a minta hűtésére a 3. ábra szerintivel azonos függőleges elrendezésű elpárologtató 33 hőcserélője, míg a 61 sugárforrás hűtésére a 35 minta középvonalával egybeeső tengelyű vízszintes elrendezésű további elpárologtató 56 hőcserélője van. A 35 minta elpárologtató 33 hőcserélőjének a hőmérséklete széles hőmérséklettartományban — pl. folyékony hélium hűtőközeg alkalmazása esetén 3.. .300 K között — szabályozható, a 61 sugárforrás további elpárologtató 56 hőcserélőjének a hőmérsékletét a mérések többségénél állandóan a minta hűtésére használt hűtőközeg normál forráspontján vagy annak közvetlen közelében kell tartani. Ennek a két — 33, 56 — hőcserélőnek egy hűtőrendszeren belül történő alkalmazása adja az egyszerű megoldást a hűtött sugárforrás változtatható hőmérsékletű 35 minta vagy változtatható hőmérsékletű 61 sugárforrás (a 61 sugárforrás hőmérséklete kisebb a 35 minta azonos időben mért hőmérsékleténél) — változtatható hőmérsékletű 35 minta — feltétellel jellemzett Mössbauer-spektroszkópiára. A 4. ábra szerinti hűtőberendezésnek az ábrán meg nem rajzolt felső része azonos a 3. ábra szerinti berendezés felső részével. A 4. ábrán bemutatott hűtőberendezés az 1. ábra szerinti elrendezéstől abban tér el, hogy a hűtőberendezés 16 hűtőcellájának alsó nyúlványa a 18 tömítéssel közvetlenül a 31 hűtőközegtárolóhoz csatlakozik, az alsó nyúlvány tölti be a 19 töltőcső szerepét, így nincs szükség külön szerkezeti egységet képező töltőcsőre, továbbá a hűtőközeg közlekedő rendszernek a 38 szűrőszerv utáni bemeneti része két, egymástól különálló szakasszal rendelkezik és ez a két szakasz a 35 minta elpárologtató 33 hőcserélőjének 48 elosztókamrájában egyesül. A 35 mintához tartozó közlekedő szakasznak 17 folyadékcsöve, kriogén 37 fojtócsöve és 49 fűtőtekercse van. A 61 sugárforráshoz tartozó szakasznak 17 folyadékcsöve, kriogén 37 fojtócsöve, 49 fűtőtekercse és további elpárologtató 56 hőcserélője van. A további elpárologtató 56 hőcserélő elektromos 36 fűtőtesttel és 12 hőmérsékletérzékelővel rendelkezik, ezek a ritkán előforduló „változtatható hőmérsékletű” 61 sugárforrás (a 61 sugárforrás hőmérséklete kisebb a 35 minta azonos időben mért hőmérsékleténél) — változtatható hőmérsékletű 35 minta követelmény kielégítését is lehetővé teszik. A 61 sugárforráshoz tartozó hűtőközeg közlekedő szakaszban lévő kriogén 37 fojtócső úgy van méretezve, hogy a közlekedő szakasz működési — atmoszferikusnál kisebb — nyomástartományában és a 61 sugárforrás további 5 10 5 20 25 10 35 40 45 50 55 60 65 5
