Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Криостат

Криостат (от крио... и греч. states — стоящий, неподвижный), термостат, в котором рабочий узел или исследуемый объект поддерживается при температурах менее 120 К (криогенных температурах) за счёт постороннего источника холода. Обычно в качестве источника холода (хладоагента) применяют сжиженные или отверждённые газы с низкими температурами конденсации и замерзания (азот, водород, гелий и др.). температуру помещенного в криостат объекта регулируют, изменяя давление паров над заполняющим криостат хладоагентом или подогревая пары хладоагента. Криостаты различают: по роду применяемого хладоагента (азотные, гелиевые, водородные и т. д.), по используемым для изготовления материалам (стеклянные, металлические, пластмассовые), по назначению (для радиотехнических, оптических и др. исследований, для сверхпроводящих магнитов, приёмников излучения и т. д.).

  Для криостата любого типа необходима защита его рабочего объёма от притока теплоты из окружающей среды. Чем ниже температура кипения и чем меньше теплота испарения используемого хладоагента, тем выше требования к теплоизоляции рабочих узлов криостата. В криостатах, заполняемых жидким азотом или кислородом, часто используется высоковакуумная теплоизоляция, подобно применяемой в широко известных Дьюара сосудах и бытовых термосах. Для гелиевых криостатов обычная высоковакуумная изоляция уже недостаточна. Поэтому с целью уменьшения притока лучистой энергии от наружных стенок криостата необходимо понизить их температуру, что достигается охлаждением стенок вспомогательным хладоагентом (например, жидким азотом) или установкой в теплоизоляционном пространстве защитных экранов, отражающих излучение.

  В лабораторной практике широко применяются стеклянные криостаты, они просты в изготовлении и прозрачны, что позволяет непосредственно наблюдать за ходом опыта. Гелиевый стеклянный криостат общего назначения (рис. 1) обычно состоит из 2 сосудов Дьюара, вставленных один в другой. Внутренний сосуд заполняют жидким гелием, наружный — жидким азотом. К недостаткам стеклянных криостатов относится малая механическая прочность.

  Надёжны в эксплуатации металлические криостаты, из которых наиболее универсальными являются криостаты с жидким гелием в качестве основного хладоагента. На рис. 2 приведена схема металлического гелиевого криостата с дополнительным охлаждением жидким азотом. Гелиевый объём криостата окружен со всех сторон медным экраном. В пространстве между гелиевым объёмом и кожухом создаётся глубокий вакуум, который поддерживается процессе эксплуатации с помощью адсорбента. Для компенсации температурных деформаций, возникающих между внутренними узлами и корпусом, в криостате предусмотрен сильфон. Гелиевый объём, азотная ванна и корпус криостата изготовляются из меди, нержавеющей стали или алюминиевых сплавов. Поверхности узлов криостата со стороны «вакуумного пространства» полируются для отражения теплового излучения.

  В металлических криостатах, предназначенных для оптических исследований, предусматриваются окна, а также поворотные устройства, при помощи которых можно изменять положение образца. Для охлаждения экранов гелиевых и водородных криостатов вместо жидкого азота используются пары основного хладоагента. Криостаты широко применяются в криогенной технике.


Рис. 1. Стеклянный гелиевый криостат: 1 — охлаждаемый узел; 2 — сосуд Дьюара с гелием; 3 — сосуд Дьюара с азотом.


Рис. 2. Металлический гелиевый криостат: 1 — корпус; 2 — объём, заполняемый гелием; 3 — экран; 4 — адсорбент; 5 — ванна для азота; 6 — сильфон.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн