Арканя (arky_titan) wrote,
Арканя
arky_titan

Categories:

Гелиевый криостат

Сегодня я совершенно неожиданно решил поведать о том, как устроен гелиевый оптический криостат для исследования высокотемпературных сверхпроводников.

Прежде всего, криостат это емкость. Типычный криостат небольшого размера это цилиндр диаметром порядка 400 мм и выстой порядка 500 мм. Температура кипения жидкого гелия при атмосферном давлении 4.2 К (что в привычных градусах Цельсия составляет примерно -269 градусов). Так что очень важно этот самый гелий как следует теплоизолировать от внешних притоков тепла со стороны комнаты, иначе никакого эксперимента у нас не получится и весь дорогостоящий гелий просто вылетит в трубу. А стоит он по российским ценам около 80-100 рублей за литр (для сравнения жидкий азот при температуре кипения 77.4 К (-195.8 С) - около 8 рублей за литр). Первым щитом на пути теплопритоков является вакуумная камера. Она окружает весь внутренний объем криостата и откачивается до давления порядка 10^-6 - 10^-5 мбар. То есть да такого средненького вакуума. Зачастую, для дополнительного понижения давления внутри камеры кладут специальный сорбент, который при понижении температуры начинает адсорбировать на себя молекулы газа в вакуумной камере. Они могут попдать туда туда из-за всяких разных противных течей, например (ну и еще из за кучи причин). Затем идет азотный экран. Эта полость, окруженная вакуумной камерой и окружающая собственно внутренний объем заполняется жидким азотом. И уже в самом центре располагается гелиевая полость, наполняемая этой чудесной во всех отношениях жидкостью. Помимо этих полостей межну ними могут располагаться дополнительные слои из теплоизолирующих материалов.

Теперь что касается сверхпроводящего образца. Высокотемпературные практически важные сверхпроводники имеют критическую темературу (температуру перехода в свехрпроводящее состояние с условно нулевым сопротивлением) 50-100 К или примерно -220 — -170 С. Для того, что бы охлаждать образцы до температур этого диапазона и используется жидкий гели (хотя, для температур выше 77.4 К, можно огранчиться и азотом). В гелиевую полость помещается массивная медная болванка - проводник тепла, с торца которой монтируется при помощи теплопроводящей пасты образец - небольшая пластинка размером около 5х10 мм.В медной болванке устанавливаются датчики температуры на разной высоте, относительно емкости с гелием и резистивный нагревать. Эти органы упрваления и контроля присоединяются к контроллеру температуры, который, базируясь на показанях своих термодатчиков и управляя в автоматическом режиме нагревателем удерживает температуру заданного датчика c точностью не хуже +/- 10 мК. А через небольшое оптическое окно, можно наблюдать за образцом визуально, с помощью видеокамеры с увеличивающим объективом и производить, например, лазерное сканирование. Но об этом как-нибудь в другой раз :)
Subscribe

  • педагогический ад

    Майя демонстрирует стиль пьяной обезьяны, тупо нажимая на все кнопки и вызывая случайные комбы :)

  • Счастье

    Отчаянно сорадуюсь отцам, живущим рядом со своими детьми. Отчаянно сострадаю родителям и детям, живущим в разлуке. Отчаянно не понимаю отцов,…

  • Мой путь

    Иногда люди говорят мне: "Ты не смог найти себя в России и поэтому уехал." На это я отвечаю, что хорошо учился в университете, успешно работал по…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment