Краткое описание
Криостаты замкнутого цикла на базе криорефрижератора типа «пульсационная труба» (ПТ) производства ООО «Криогенные приборы» отличаются от аналогичный криостатов на базе криорефрижераторов типа «Гиффорда-МакМагона» (ГМ) меньшим уровнем вибраций (единицы микрон против десятков и сотен при одной и той же холодопроизводительности) и, обычно, более низкой базовой температурой (2.3-2.9 К для двухступенчатых ПТ рефрижераторов). Дополнительно такие рефрижераторы могут оснащаться вынесенным отдельно клапанным блоком, что позволяет дополнительно снизить уровень вибраций до ~1 мкм без падения базовой температуры и холодопроизводительности.
Основным недостатком такого типа криостатов является принципиальная возможность работы только в вертикальном положении криорефрижератором вверх (при отклонении более чем на ±15º от вертикали холодопроизводительность криорефрижератора существенно снижается).
Обычно такие криостаты используются для экспериментов с высокими требованиями к вибрациям, а также при необходимости работы в диапазоне 2.8-3.5 К при достаточно большой тепловой нагрузке (криостаты на мощных криорефрижераторах типа ГМ обычно имеют минимальную температуру в районе 3.5 К, несмотря на высокую мощность охлаждения при 4.2 К).
Области применения
— эксперименты с высокими требованиями к вибрациям на образце;
— исследования квантовых точек;
— фотолюминесценция и микрофотолюминесценция (Micro-PL);
— электро- и магнитно-оптические эксперименты;
— рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеивания);
— магнитно-оптический эффект Керра.
Основные преимущества
— низкий (1-10 мкм) уровень вибраций;
— широкие возможности модификации криостата в будущем;
— возможность установить окна большого диаметра;
— низкая (обычно <2.8 К) минимальная температура;
— длительный межсервисный период;
— широкие возможности по кастомизации криостата при заказе.
Комплект поставки
— Криостат;
— Гелиевый компрессор;
— Шланги гелиевые от компрессора к криостату (стандартная длина — 6 метров, зависит от модели используемого рефрижератора);
— Электрический провод от компрессора к криостату (длина совпадает с длиной гелиевых линий).
Дополнительное оборудование
— температурные контроллер и/или монитор;
— средства откачки вакуума: пластинчато-роторные (масляные) и спиральные насосы, турбомолекулярные откачные посты (в сухом и масляном исполнении); а также азотные ловушки;
— набор вакуумной арматуры для соединения с линией откачки;
— дополнительное оптическое оборудование, необходимое для измерений заказчика;
— водяные чиллеры для устранения необходимости в подключении к водопроводу для охлаждения компрессора;
— гелиевые линии и электрический провод увеличенной длины (до 20 метров).
Стандартная конфигурация криостата
— вакуумный корпус с 4 оптическими портами для установки окон, расположенными со сдвигом 90°;
— радиационный экран (ИК-экран) из полированного алюминия с зеркальным покрытием для снижения тепловой нагрузки, с 4-мя оптическими портами на оптических осях криостата, F=1.0;
— 4 оптических окна из плавленого кварца марки КУ-1 диаметром на просвет не менее 40 мм;
— 4 заглушки для установки в оптические порты;
— инструментальная юбка криостата с установленным на ней откачным вакуумным сильфонным клапаном, аварийным клапаном сброса давлением, 10-контактным вакуумным разъемом для присоединения криостата к контроллеру температуры и свободными портами для установки разъемов для нужд заказчика;
— сорбционный насос, установленный на первой ступени криорефрижератора;
— суппорт держателя образца из бескислородной меди с управляющим нагревателем и датчиком температуры;
— держатель образца из бескислородной меди, позолоченный, оптический;
— настольный суппорт для установки криостата в вертикальном положении.
Доступные опции
— провода различной конфигурации (витая пара, коаксиальные, оптоволокно), проведенные от держателя образца до инструментальной юбки криостата и соединенные с вакуумно-плотным разъемом, установленным в свободный порт;
— дополнительные датчики температуры, устанавливаемые на держатель образца и/или сам образец;
— ступень 500К (может повысить базовую температуру криостата на 1-2 К);
— ступень 800К (повышает базовую температуру криостата на 1-4 К);
— замена материала окон на любой другой в зависимости от требований заказчика;
— изготовление держателей образца согласно требованиям заказчика;
— изменение размеров пространства образца, конфигурации оконного блока и т.п. для специальных применений (для использования совместно с магнитами; для больших образцов и т.п.);
— установка оптического окна в торец криостата;
— суппорт с возможностью поворота криостата для удобной смены образца;
— напольный суппорт криостата, в том числе сложной конфигурации (в случае вынесенного клапанного блока).
Технические характеристики
Тип криостата |
Сухой криостат на базе рефрижератора типа «пульсационная труба» |
Базовая температура |
От 2.3 до 35 К в зависимости от используемого криорефрижератора |
Максимальная температура |
325 К в стандартном исполнении
500 К / 800 К при заказе специальной ступени |
Стабильность температуры |
Не хуже 0.1К (при Т = 4 … 10 К), не хуже 0.7 — 0.8 К (при Т=200 … 300 К) |
Холодопроизводительность |
Для 4 К криорефрижераторов – от 0.3 до 2.7 Вт при 4.2 К
Для 8 / 10 К криорефрижераторов – от 4 до 28 Вт при 20 К. |
Время охлаждения от комнатной температуры до базовой |
От 60 до 90 мин. в зависимости от используемого криокулера и параметров криостата |
Производители криогенных рефрижераторов |
— Sumitomo Heavy Industries (SHI), Япония/США
— Cryomech Inc., США. |
Оптический доступ |
4 окна из плавленого кварца марки КУ-1 диаметром на просвет не менее 40 мм.
Возможна замена плавленого кварца на другой материал.
Возможна установка дополнительного окна в торец криостата.
Возможно неоптическое исполнение. |
Охлаждение компрессора |
Водяное. Опционально доступна поставка чиллера |
Требования по питанию |
220 В / 1 ф / 50 Гц либо 380 В / 3 ф / 50 Гц в зависимости от компрессора.
Потребляемая мощность – от 3 до 12 кВт (в зависимости от используемого компрессора и криофрижератора) |