Go To Top

Проточный криостат для оптической микроскопии LT3-OM Helitran

Система LT3-OM Helitran

Система LT3-OM Helitran®

LT3-OM разработан для оптической микро- и спектроскопии. Он имеет уникальные характеристики, не встречающиеся в других криостатах. Помимо этого, он имеет проходной размер всего 1.52 дюйма (3.87 см), что позволяет использовать его практически с любыми микроскопами. LT3-OM имеет непрерывно регулируемый держатель образца, позволяющий пользователю точно настраивать положение образца в рамках рабочей области его микроскопической системы.

Вакуумный экран LT3-OM полностью сконструирован из нержавеющей стали — для большей чистоты вакуума вокруг образца. Отделка из полированной прочной нержавеющей стали ограничивает остаточное давление паров воды и снижает вероятность формирования монослоя воды на поверхности образца.

LT3-OM имеет все преимущества (в том числе коаксиальную линию передачи и матричный теплообменник), которые выделяют криостаты ARS среди других проточных криостатов.

Области применения

Система LT3-OM Helitran

Области применения

  • Оптическая спектроскопия
  • Микрорамановская спектроскопия
  • Квантовые точки
  • Фотолюминесценция
  • Микрофотолюминесценция
  • Электро-оптические эксперименты
  • Магнито-оптические эксперимнеты

Особенности

  • Непрерывная регулировка высоты образца
  • Тонкий профиль высотой 1.52 дюйма (3.87 см)
  • Нанометровый уровень выбраций
  • Поток жидкого гелия
  • Матричный теплообменник
  • Коаксиальная передающая линия
  • Работа при 4К (1.7К при наличии откачки)
  • Потребление жидкого гелия при 4.2К — 0.7 л/ч
  • Возможна работа с жидким азотом (минимальная температура — 77К)
  • Точный контроль потока гелия

Конфигурация

Стандартная конфигурация

  • Охлаждающая головка (LT3OM)
  • Коаксиальная передающая линия
  • Инструментальная юбка из нержавеющей стали
  • Адаптер для Дьюара
  • Панель контроля потока для оптимизации расхода гелия
  • Радиационный экран с никелированной бескислородной меди с комплектом 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
  • Плоский держатель образца для оптических экспериментов
  • Температурный контроллер

Опции

  • Установка второго окна (для экспериментов на пропускание)
  • Улучшение для магнитных измерений (для соответствия отверстию с комнатной температурой в сверхпроводящем магните)
  • Передающая линия для большего потока гелия
  • Нестандартные температурные сенсоры
  • Нестандартные провода к образцу
  • Нестандартные держатели образца
  • Нестандартные материалы окон

Габаритный чертеж LT3-OM

Габаритный чертеж LT3-WMX-1SS

Вибрации образца в LT3-OM при осям X, Y, Z

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

...