Краткое описание
Криостат CFx-x10-CELLNEUTRON производства ООО «Криогенные приборы» – это специальная модель для нейтронографии с газозаполняемой ячейкой для образца. Такой криостат отличается комбинированной схемой захолаживания образцов – ячейка для образцов находится в вакууме, установлена на второй ступени криорефрижератора и захолаживается теплопроводностью, при этом образец устанавливается в ванадиевой кассете внутри ячейки, которая заполняется теплообменным газом (гелием), что позволяет эффективно криостатировать порошковые образцы, а также образцы сложной формы или с низкой теплопроводностью.
Откачка и газонапуск в ячейку производятся через вакуумный разъем на корпусе криостата. Температура измеряется в точке на поверхности ячейки и непосредственно на кассете с образцом, что позволяет точно измерять температуру образца и оценить температурный градиент по теплообменному газу.
Такая конструкция позволяет отказаться от схемы с теплообменной шахтой, которая является более дорогой (а сам конструкция – более крупная и тяжелая). При этом теряется возможность быстрой смены образцов, что, однако, для применения в нейтронографии не является критичным.
Ячейка снимается из криостата, что позволяет с удобством устанавливать образцы. Криостат является неоптическим, однако все элементы, находящиеся на пути пучка, изготавливаются из чистого алюминия с минимизированной толщиной стенки, то есть прозрачны для потока нейтронов. Криостат оснащается суппортом для монтажа на гониометр (конструкция суппорта согласовывается с Заказчиком, как и остальные геометрические параметры криостата).
Из дополнительного оборудования для работы криостата требуется контроллер температуры, вакуумный насос, а также баллон с гелиевым газом с редуктором для заполнения ячейки.
Области применения
— нейтронография;
— электрофизические и магнитные эксперименты;
— DLTS (deep level transient spectroscopy, спектроскопия глубоких уровней);
— получение температурной зависимости проводимости образца;
— эксперименты с порошковыми и жидкими образцами, а также с образцами со сложной структурой и низкой теплопроводностью;
— температурная, электрическая и магнитная восприимчивость.
Основные преимущества
— бюджетное решение для работы с порошковыми образцами, а также с образцами сложной формы или с низкой теплопроводностью;
— идеальное решение для нейтронографии.
Комплект поставки
— Криостат;
— Гелиевый компрессор;
— Шланги гелиевые от компрессора к криостату (стандартная длина — 3 метра, 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) насосы и турбомолекулярные откачные посты;
— набор вакуумной арматуры для соединения с линией откачки;
— водяные чиллеры для устранения необходимости в подключении к водопроводу для охлаждения компрессора;
— гелиевые линии и электрический провод увеличенной длины (до 20 метров);
— баллон с газообразным гелием с редуктором (для наполнения газом ячейки образца).
Стандартная конфигурация криостата
— вакуумный корпус криостата;
— хвостовик криостата, сделанный из алюминия марки АД0 в зоне попадания пучка;
— радиационный экран (ИК-экран) из полированного АД0 для снижения тепловой нагрузки, установленный в хвостовике криостата;
— ячейка для образца из алюминия марки АД0, с кассетами для образцов из ванадия;
— инструментальная юбка криостата с установленным на ней откачным вакуумным сильфонным клапаном, аварийным клапаном сброса давления, 10-контактным вакуумным разъемом для присоединения криостата к контроллеру температуры, газовым коннектором для подключения к баллону с гелием для наполнения ячейки с образцом;
— головка вставки образца с установленным на ней откачным вакуумным сильфонным клапаном, аварийным клапаном сброса давления, 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;
— управляющий нагреватель и датчики температуры, установленные на поверхности ячейки и на кассете с образцом;
— суппорт для монтажа на гониометр, конструкция согласовывается с Заказчиком.
Доступные опции
— провода различной конфигурации (витая пара, коаксиальные, оптоволокно), проведенные от держателя образца до головки вставки и соединенные с вакуумно-плотным разъемом, установленным в свободный порт;
— дополнительные датчики температуры;
— изменение материалов радиационного экрана и вакуумного корпуса для иных применений (например, рентген и т.п.);
— изготовление держателей образца, кассет, ячеек и т.п. согласно требованиям заказчика.
Технические характеристики
Тип криостата | Сухой криостат на базе рефрижератора типа «Гиффорд-МакМагон» с комбинированной схемой захолаживания образцов |
Базовая температура | От 3.5 до 20+ К в зависимости от используемого криорефрижератора |
Максимальная температура | 300 К |
Стабильность температуры | Не хуже 0.1 К (при Т = 4 … 10 К), не хуже 0.7 — 0.8 К (при Т=200 … 300 К) |
Холодопроизводительность (на образце) | Для 4 К криорефрижераторов – от 0.1 до ~1.6 Вт при 4.2 К
Для 6 / 10 К криорефрижераторов – от 1.5 до 18 Вт при 20 К; от 0.5 до 6 Вт при 10 К. |
Время охлаждения от комнатной температуры до базовой | От 100 до 150 мин. в зависимости от используемого криокулера |
Материал корпуса ячейки для образца, ИК-экрана, корпуса криостата, стакана суппорта | Алюминий АД0 |
Толщина стенки ячейки для образца, ИК-экрана, корпуса криостата, стакана суппорта в зоне пуча | 1 – 1.5 мм |
Материал кассеты образца | Ванадий 0.1 мм |
Производители криогенных рефрижераторов | — Sumitomo Heavy Industries (SHI), Япония/США
— Pride Cryogenics, Китай — Vacree, Китай — Advanced Research Systems (ARS), США — НТК «Криогенная техника», Россия Возможно изготовление криостатов на базе иных криорефрижераторов. |
Охлаждение компрессора | Водяное. Опционально доступно исполнение с воздушным охлаждением, либо поставка чиллера |
Требования по питанию | 220В / 1 ф / 50 Гц либо 380 В / 3ф / 50 Гц в зависимости от компрессора.
Потребляемая мощность – от 2.5 до 12 кВт (в зависимости от используемого компрессора и криофрижератора) |
Вес криостата (без компрессора) | От 25 кг |