Описание
Данная модель криостата разработана и изготовлена специалистами ООО «Криотрейд инжиниринг».
Криостат для Мёссбауэровских исследований с рабочим диапазоном температур 4 – 325 K (опционально – до 500 K) КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS) с образцом в обменном газе создан на базе криорефрижератора замкнутого цикла Гиффорда-МакМагона и для его эксплуатации не требуется жидкий гелий, что существенно снижает эксплуатационные затраты (Вы расходуете только электроэнергию и воду).
В криостате реализована схема захолаживания образцов в теплообменном газе: криорефрижератор захолаживает теплообменный газ (гелий) в шахте образца, в нижней части шахты образуется изотермическая зона, где температура газа по высоте не меняется. В этот газ погружается образец, закрепленный на специальной вставке, что позволяет эффективно криостатировать образцы с плохой теплопроводностью и/или образцы сложной формы, например, порошки различных материалов или ячейки с жидкими образцами.
Помимо этого, в сочетании со специальной системой виброизоляции, такая схема позволяет обеспечить крайне малый уровень вибраций образца относительно Мёссбауэровского спектрометра, что крайне важно для этой техники эксперимента, и, соответственно, обеспечивает малые уширения линий спектра во всем рабочем диапазоне температур.
Еще одно важное преимущество этой схемы (и этого криостата) – возможность быстрой смены образцов без выключения криорефрижератора. Достаточно вынуть вставку с образцом из шахты с теплообменным газом, отеплить ее до 300 К, заменить образец и снова опустить в шахту, где образец быстро захолаживается. При этом криостат продолжает работать. Весь цикл от точки 4 К на одном образце до точки 4 К на другом образце занимает около 30 минут (при наличии навыков работы с криостатом).
Общий вид криостата КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS)
Применения
Основное применение — Мёссбауэровская спектроскопия.
Может быть использован как базовый криостат для работы с любыми образцами в диапазоне температур 4 – 325/500 К для проведения транспортных измерений или оптических измерений (при использовании оптоволокна).
Технические характеристики
| Температурный диапазон |
4,2 — 325 K (опция – 500 K) |
| Время захолаживания до Т = 4,2 K |
135 мин |
| Время замены образца |
5 — 10 мин** |
| Диаметр теплообменной гелиевой камеры образца (шахты) |
38 мм |
| Диаметр окон теплообменной гелиевой камеры |
19 мм |
| Материал окон теплообменной гелиевой камеры |
майлар 120 мкм |
| Диаметр наружного корпуса в зоне окон |
57 мм |
| Диаметр наружных окон |
25 мм |
| Материал наружных окон |
майлар 200 мкм |
| Энергопотребление компрессора |
не более 3,3 кВт |
| Расход охлаждающей воды компрессора |
3,5 л/мин |
** время на смену образца без учета последующего захолаживания
Стандартная комплектация криостата КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS)
- Криостат с виброизолирующим стендом. Шахта образца оснащена управляющим нагревателем и датчиком температуры. Криостат оснащен портом откачки, аварийным клапаном сброса давления и вакуумным электроразъемом для подключения термоконтроллера;
- Вставка с держателем образца для работы на просвет, оснащена управляющим нагревателем и датчиком температуры, электрическим разъемом для контроля температуры и тремя заглушками. Позволяет вращать образец и перемещать его по вертикали;
- Вакуумный клапан порта откачки KF25;
- Гелиевый компрессор с водяным охлаждением;
- Гелиевые линии длиной 10 м и кабель питания криорефрижератора (в криостате);
- Система создания и поддержания давления в опорах виброизолирующего стенда.
Опции и модификации
- Контроллер температуры;
- Гелиевый компрессор с воздушным охлаждением;
- Вакуумный насос;
- Комплект вакуумной арматуры;
- Опция нагрева образца до 500 К;
- Электрические вводы (многоштырьковые, SMA, BNC и др.);
- Различные типы держателей образцов (для кристаллов, жидких образцов, специальные и др.);
- Дополнительные провода и кабели в криостате (резистивные, коаксиальные, оптоволокно и др.);
- Изменение геометрии криостата в соответствии с требованиями эксперимента;
- Баллон с гелием и арматура для заполнения шахты образца теплообменным газом.
Графики
Кривая захолаживания криостата (опция 500 К)
Анализ влияния вибраций работающего криостата на уширения линий Мёссбауэровского спектра
Мёссбауэровские спектры FeBO3 a) — при температуре 4 K с включенным рефрижератором b) – при комнатной температуре с включенным рефрижератором.
«Криотрейд инжиниринг» поставит криостат КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS) в полной комплектации «под ключ» со всем необходимым для работы сопутствующим оборудованием, пуско-наладкой и настройкой.
|
IS, мм/с |
H, кЭ |
QS, мм/с |
W34, мм/с |
W25, мм/с |
W16, мм/c |
σ |
δ |
| 300 K (выкл.) |
0,401 |
333,0 |
0,376 |
0,218 |
0,220 |
0,222 |
0,038 |
0,054 |
| 300 K (вкл.) |
0,402 |
333,2 |
0,378 |
0,220 |
0,224 |
0,226 |
0,033 |
0,050 |
| 4.2 K (вкл.) |
0,507 |
545,7 |
0,362 |
0,223 |
0,226 |
0,233 |
0,035 |
0,057 |
| «Уширение» |
|
1,4-2,2% |
1,8-2,7% |
1,8-3,6% |
|
|
W34, W25, W16 – ширины соответствующих линий секстета.
σ и δ — среднеквадратичная и среднеарифметическая ошибки подгонки модельного спектра к экспериментальному спектру, соответственно.
Уширение линий составляет от 1.4% до 3.6%. Ошибка подгонки спектров составляет от 3% до 6%, поэтому уширение находится в пределах погрешности эксперимента.
ООО «Криотрейд инжиниринг» приносит свою искреннюю благодарность Олегу Артемьевичу Баюкову, д.ф.-м.н., в.н.с. и Олегу Плетневу из ИФ им. Киренского СО РАН за предоставленные данные.
Криостат КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS) в лаборатории ИФ СО РАН
Эскиз криостата КСШГ-311-МЕСС (CFSG-311-MESS) с пользовательскими размерами (нажмите на эскиз для просмотра).
