Go To Top

Проточный оптический криостат Helitran

Система LT3B Helitran

Система LT3B Helitran®

Система LT3B Helitran





Система LT3B Helitran

Single molecule chemistry

LT3-WMX-1SS разработан для широкого круга задач, при этом он имеет невысокую цену. Высокая производительность системы обеспечивается использованием вакуумного экрана полностью из нержавеющей стали, со сварной инструментальной юбкой также из нержавеющей стали. Эта система способна обеспечивать вакуум до 10-7 Торр при соответствующем вакуумном посте. Радиационный экран из никелированной меди обеспечивает малую радиационную нагрузку, что делает этот криостат идеальным для низкотемпературных экспериментов.

Области применения

Области применения

  • Оптические измерения — в УФ, ИК и видимой областях
  • Рамановская спектроскопия (комбинационное рассеяние)
  • ИК-Фурье спектроскопия
  • DLTS
  • Фотолюминесценция
  • Микрофотолюминесценция
  • Электро- и магнито-оптические эксперимнеты
  • Измерения эффекта Холла
  • Измерения с применением алмазной наковальни
  • Измерения эффекта Мессбауэра

Особенности

  • Сварная конструкция из нержавеющей стали
  • Оптические окна с большой апертурой (1.25 дюйма)
  • Большой угол обзора для сбора оптических данных (F/0.8)
  • Матричный теплообменник
  • Коаксиальная передающая линия
  • Работа при 4К (1.7К при наличии откачки)//77К при работе с LN2
  • Потребление жидкого гелия при 4.2К — 0.7 л/ч
  • Полностью настраиваемый
  • Точный контроль потока гелия

Конфигурация

Стандартная конфигурация

  • Охлаждающая головка (LT3-WMX-1)
  • Коаксиальная передающая линия
  • Инструментальная юбка из нержавеющей стали
  • Адаптер для Дьюара
  • Панель контроля потока для оптимизации расхода гелия
  • Сварной вакуумный экран из нержавеющей стали для оптических и электрических экспериментов (WMX-1SS)
  • Комплект для измерения и управления температурой:
    • 10-пиновый герметичный ввод питания
    • 36-омный нагреватель из термофольги
    • Сенсор на кремниевом диоде для управления температурой с точностью до ±0,5 К
    • Калиброванный диодный сенсор с 4-дюймовыми свободными окончаниями для измерений температуры образца с точностью до ±12 мК
  • Провода для электрических экспериментов
    • 10-пиновый герметичный ввод
    • 4медных провода
  • Держатель образца для оптических и электрических экспериментов
  • Температурный контроллер

Габаритный чертеж LT3-WMX-1SS

Габаритный чертеж LT3-WMX-1SS

Опции

  • Передающая линия для большего потока гелия
  • Высокотемпературный интерфейс (450К и 800К)
  • Нестандартные температурные сенсоры
  • Нестандартные провода к образцу

Helitran-10

Преимущества системы

Преимущества системы LT3 Helitran

Криостаты Helitran® были разработаны для высокой производительности с расширенными возможностями, которые обычно отсутствуют в традиционных проточных криостатах. Подробное описание матричного теплообменника, клапана с регулируемым импедансом и коаксиальной передающей линии представлено ниже

Расход гелия

Обычные проточные гелиевые криостаты не включают расширенные поверхностные теплообменники, смонтированные на держателе образца (по финансовым соображениям). Жидкий гелий находится в емкости, похожей на медную чашку, на держателе образца. Когда гелий кипит и испаряется, для охлаждения держателя образца используется только латентная энергия парообразования и отсутствует положение для захвата газа при его выходе из криостата при 4,2К (независимо от температуры образца). Мощность охлаждения тратится впустую. Энтальпия газообразного гелия от 4,2 до 300К является весьма высокой — 1542 Дж/г.

В стандартную комплектацию Helitran® входит расширенный поверхностный теплообменник (матричный теплообменник), который обеспечивает эффективный теплообмен между гелием и держателем образца. Жидкий гелий протекает через него, и латентная теплота испарения охлаждает держатель образца. Жидкость испаряется, а газ продолжает течь через теплообменник, обеспечивая дополнительное охлаждение (за счет энтальпии газа) держателя. Если поток оптимизирован, гелиевый газ будет покидать матричный теплообменник с температурой, равной температуре образца. Использование гелия при этом резко уменьшается (см таблицу)

Количество криогенной жидкости, необходимое для охлаждения металлов (л/кг.) до 4,2 К

Начальная температура 1 кг меди

300К

77К

Конечная температура 1 кг меди

4.2К

4.2К

Использование только латентного тепла при парообразовании (неэффективный теплообменник)

31.1 литр гелия

2.16 литра гелия

Использования газовой энтальпии (эффективный теплообменник)

0.79 литра гелия

0.15 литра гелия

Из приведенных данных очевидно, что для образца любого размера потребление гелия в первом случае в 40 раз выше, чем при применении матричного теплообменника (при охлаждении от 300 до 4,2 K) и в 14 раз выше — при охлаждении от 77 до 4,2 К.

Температурный диапазон

Работа при температуре ниже 4.2К: при уменьшении давления (с помощью клапана с настраиваемым импедансом) температура гелия падает до 1,8 К. Откачка резервуара, как и в традиционной системе, является не практичной, так как весь гелий испаряется довольно быстро. В Helitran® откачка применяется против клапана сопротивления путем, что снижает давление в гелии при протекании через матричный теплообменник, он и механически соединенный с ним держатель образца охлаждаются ниже 1.8 К.

Работа при температуре 800К: высокая температура может быть достигнута путем добавления опционального теплового модуля, состоящего из сапфира и бескислородной меди высокой проводимости (см. схему). Здесь используется уникальное свойство сапфира — его теплопроводность в диапазоне 4-300К практически равна теплопроводности меди, но при температуре выше 300К он превращается в теплоизолятор. Высокая мощность охлаждения матричного теплообменника защищает криостат.

Helitran-4

Температурная стабильность

Обычные проточные гелиевые криостаты потока используют капиллярную трубку в вакуумной оболочке с суперизоляцией, чтобы уменьшить радиационную нагрузку. Однако, гелий поглощает излучение, жидкость испаряется и образует пузырьки газа, которые имеют больший объем. Из-за этого формируется временный блок для потоку жидкости, который называют «привязка паром». При образовании на конце линии передачи это приводит неравномерности в потоке воздушно-жидкостной смеси, из-за чего происходят колебания температуры.

Коаксиальная передающая линия включает в себя изоляцию потока, окружающий его на всей протяженности линии. Для ввода потока в эту коаксиальную линию, трубка снабжена насадкой, которая контролирует давление и соответствующее падение температуры в изоляции потока, который дополнительно охлаждает края потока в центре трубы. Этот переохлаждение предотвращает вскипание и образование пузырьков газа в гелии даже при очень низких скоростях потока. В результате гелий доставляется до образца при нужной температуре, обеспечивая стабильность и дополнительное снижение вибраций.

Преимущества конструкции

Преимущества конструкции криостата Helitran

Преимущества конструкции криостата Helitran

Преимущества конструкции линии передачи гелия

Преимущества конструкции линии передачи гелия

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

...