Криостаты производства Advanced Research System
Advanced Research Systems, Inc. была основана в 1986 году Рави Бейнсом для торговли криогенными установками для низкотемпературных исследований. ARS развивалась как мировой производитель криостатов замкнутого цикла и криогенных систем для лабораторий. В настоящее время ARS является одним из крупнейших поставщиков лабораторных криостатов и имеет собственно производство криорефрижераторов замкнутого цикла, обеспечивающих температуры 4К и менее. Производство собственных криокулеров позволяет легко адаптировать криостаты для сложных приложений.
ARS имеет офисы продаж и сервисного обслуживания по всему миру, с хорошо обученными менеджерами и сервис-инженерами. Компания поддерживает своих клиентов и оказывает помощь в выборе необходимого криогенного оборудования, которое четко соответствует поставленным задачам, при этом цена криостатов остается весьма привлекательной.
Стратегия компании ARS такова: залог успеха - качественная продукция и прекрасные отношения с клиентами. Чтобы соответствовать этой стратегии, компания продолжает развивать, улучшать и расширять свои возможности и в разрабатывать новые продукты. Так, в 2015 году открыто производство криорефрижераторов с мощностью охлаждения 1,5 Вт при 4,2К. Тесные рабочие отношения, созданные с клиентами, на протяжении многих лет являются свидетельством успеха.
Сайт компании: http://www.arscryo.com/
Криогенная Проб-станция замкнутого цикла для манипуляций с образцом
Созданная ARS криогенная станция замкнутого цикла PS-CC обеспечивает криогенную среду с высоким вакуумом до <4–800 К (с соответствующим высокотемпературным интерфейсом) для последовательного измерения нескольких устройств без нарушения вакуума или нагрева системы. Станция ARS PS-CC Probe Station включает до восьми датчиков с чувствительностью 1 мкм, областью измерения 2 дюйма, уровнем вибрации <1 мкм, быстрым охлаждением образца, настраиваемой проводкой для измерений постоянного тока и микроволнового излучения (0-67 ГГц), большим оптическим доступом и опциональный зум-микроскоп 7: 1 с кольцевой подсветкой.
ARS производит как криокулер, так и зондовую станцию в штаб-квартире в Macungie, штат Пенсильвания, США. Такой интегрированный подход обеспечивает стабильную работу, а также облегчает диагностику и обслуживание интегрированной системы.
В октябре 2020 г. инженеры ЦТС «НАУКА» осуществили поставку, монтаж и пуско-наладку криогенной проб-станции для Технопарка «Сколково».
Особенности
Особенности
Доступен диапазон температур <4-800K.
Испытательная зона – 2 дюйма.
До 6 микроманипулируемых зондов.
2 дополнительных порта для аксессуаров.
Термокрепленные трехосные держатели зонда с одинарным наконечником и сменными вольфрамовыми наконечниками.
Прецизионные приводы с чувствительностью 1 мкм.
Высокостабильные подпружиненные ступени линейного перемещения.
Вакуумный корпус из нержавеющей стали для низкого вакуума и быстрого времени откачки.
Зум-микроскоп 7: 1 с кольцевой подсветкой.
Сверхмягкие медные оплетки передают максимальную мощность охлаждения и минимальные вибрации на холодную ступень.
Эластомерные изоляторы на столе для гашения высокочастотных колебаний.
Мягкие воздушные опоры для амортизации сильных ударов и низкочастотной вибрации.
Подогреваемый радиационный экран для более быстрой смены образца.
Без криогена.
Типовая конфигурация
Типовая конфигурация
DE-210 Холодная головка.
Компрессор ARS-10HW.
2 гелиевых шланга.
Вакуумный корпус из нержавеющей стали.
Никелированная медная радиационная защита OFHC.
1 кварцевое окно высокой чистоты.
Столик для образца диаметром 2 дюйма.
4 зонда для микроманипуляций.
10 вольфрамовых наконечников для пробников постоянного тока.
Приборы для измерения и контроля температуры:
- 10-контактный герметичный ввод.
- Термопленочный нагреватель 50 Ом.
- Датчик Cernox высокой точности для управления.
- Высокоточный датчик Cernox со свободной длиной 4 дюйма для точного измерения пробы.
Аппаратура контроля температуры радиационной защиты:
- 10-контактный герметичный ввод.
- 2 нагревателя на 50 Ом.
- Регулятор температуры.
- Стол с низким уровнем вибрации.
Дополнительные опции
Дополнительные опции
Дополнительные зонды, до шести.
Индивидуальные конфигурации проводки (пожалуйста, свяжитесь с нашим торговым персоналом).
Обновление блокировки нагрузки.
Индивидуальные магнитные соленоиды, до 9 Тесла.
Обновление интерфейса со сверхнизкой вибрацией.
2,8 K холодная головка (1,5 Вт при 4,2 K).
Двойные охлаждающие головки для большей охлаждающей способности.
Турбо-апгрейд для более быстрого охлаждения.
Интерфейс высокой температуры до 500 K.
800 K высокотемпературный интерфейс.
Индивидуальная конфигурация датчика температуры (пожалуйста, свяжитесь с нашим торговым персоналом).
Улучшение оконных материалов (доступны специальные материалы).
Модификация с низким оптическим рабочим расстоянием, доступны вакуумные объективы
Технические характеристики
| Модель криокулера | DE204AF | DE204PF | DE204SF | ||||
| Частота | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | |
| Базовая температура | <9K | <9K | <5.5K | <5.5K | <3K | <3K | |
| Холодопроизводительность | 4.2 К | - | - | - | - | 0,8 Вт | 0,8 Вт |
| 10 К | 2 Вт | 1,6 Вт | 3,5 Вт | 2,8 Вт | 9 Вт | 9 Вт | |
| 20 К | 9 Вт | 7,2 Вт | 8 Вт | 6,4 Вт | 16 Вт | 16 Вт | |
| 77 К | 17 Вт | 14 Вт | 14 Вт | 11 Вт | 25 Вт | 25 Вт | |
| Мощность охлаждения с радиационным экраном | 18 Вт | 14 Вт | 18 Вт | 14 Вт | 60 Вт | 60 Вт | |
| Время охлаждения | 20 K | 30 мин | 36 мин | 40 мин | 48 мин | 40 мин | 40 мин |
| Базовая температура | 60 мин | 72 мин | 80 мин | 102 мин | 80 мин | 80 мин | |
| Модель компрессора | ARS-4HW | ARS-4HW | ARS-10HW | ||||
| Модель компрессора | ARS-4HW | ARS-10HW | |||
| Частота | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | |
|
Стандартное напряжение |
Мин. | 208В | 190В | 208В | 190В |
| Макс. | 230В | 210В | 230В | 210В | |
| Опции трансформатора | 10% | 220В, 230В | |||
| 15% | 240В | ||||
| Высокое напряжение | Мин. | 440В | 380В | ||
| Макс. | 480В | 415В | |||
| Потребление мощности | Фаза | (1 фаза) 3,6 кВт | (1 фаза) 3,0 кВт | (3 фазы) 7,7 кВт | |
| Газ хладагента | 99,999% гелий | ||||
| Уровень шума | 60 дБА | ||||
| Температура окружающей среды | 12-40 C | 5-40 С | |||
| Охлаждающая вода | Расход | 2,3 л / мин | <20 C | ||
| Соединение | Фитинг Swagelok 3/8 дюйма |
Фитинг Swagelok 1/2 дюйма |
|||
| Размеры | Длина | 483 мм | 483 мм | ||
| Ширина | 434 мм | 533 мм | |||
| Высота | 516 мм | 617 мм | |||
| Вес | 72 кг | 105 кг | |||
Оптические лабораторные криостаты замкнутого цикла
ARS CS202*E-DMX-1AL – лабораторный оптический криостат производства Advanced Research Systems, имеющий беспрецедентную гибкость при низкой цене. Это делает эту криогенную систему превосходным выбором для большинства измерений и типов образцов. Эта криогенная установка хорошо подходит для оптических, электрических и магнитных испытаний образца.
Этот лабораторный криостат отличает прекрасное сочетание "цена - качество". Модель является весьма популярной у исследователей в России. Доступны решения по повышению мощности криокулера, индивидуальные проекты, аксессуары для микроперемещений образца и др. По вопросам покупки криостата свяжитесь с нашим отделом продаж.
Неоптические лабораторные криостаты замкнутого цикла
ARS CS202*E-DMX-3AL – лабораторный не оптический криостат производства Advanced Research Systems, имеющий беспрецедентную гибкость при низкой цене. Это делает эту криогенную систему превосходным выбором для большинства типов измерений и образцов. Эта криогенная установка хорошо подходит для электрических и магнитных испытаний образца. Конструкция вакуумного экрана такова, что позволяет подключать много проводов к образцам и проводить испытания больших образцов.
На рисунке слева криокулер представлен без вакуумного кожуха или радиационного экрана. Показана перегородка с двумя SMA-разъемами. Это улучшенная инструментальная панель. Модель весьма популярна у исследователей, в том числе в России, что связано с отличным отношением "цена-качество". По вопросам покупки криостата свяжитесь с нашим отделом продаж.
Оптические лабораторные криостаты замкнутого цикла с большой рабочей областью
ARS CS202*I-DMX-4SS - лабораторный оптический криостат производства Advanced Research Systems. Он обеспечивает такую же высокую производительность, как и криогенная система ARS CS202*I-DMX-1SS с ее конструкцией и инструментальной панелью из нержавеющей стали, но с большей рабочей областью. Вакуумный экран в стандартной конфигурации оснащен 4 окнами, может быть добавлено и 5 окно. Система обеспечивает вакуум 10-7 Торр, при соответствующем вакуумном насосе.
Как и другие криостаты ARS, отличается прекрасным сочетанием "цена - качество". Криосистема является прекрасным выбором в случае, если необходимо выполнять исследования образцов большого размера. Доступны решения по повышению мощности криокулера, индивидуальные проекты и др. По вопросам покупки криостата свяжитесь с нашим отделом продаж.
Оптические лабораторные криостаты замкнутого цикла для работы в узком зазоре
ARS CS202*I-DMX-12 - лабораторный оптический криостат производства Advanced Research System, специально разработанный для использования с магнитным полем в узком зазоре (между полюсными наконечниками). Как всегда, сложности в магнитных системах заключаются в ограничении вакуумным экраном пространства для установки малых магнитов, призванных максимально повысить величину поля. Форму вакуумного экрана сделали такой, чтобы рефрижератор идеально к нему подходил, а оптический блок был уменьшен, чтобы позволить установить магнитный наконечник минимального размера.
Доступны решения по повышению мощности криокулера, индивидуальные проекты, аксессуары для микроперемещений образца и др. По вопросам покупки криостата свяжитесь с нашим отделом продаж.
Оптические лабораторные криостаты замкнутого цикла для микроскопии (со сверхнизким уровнем вибраций)
ARS DE204*F-DMX-20-OM – лабораторный оптический криостат замкнутого цикла со сверхнизким уровнем вибраций производства Advanced Research System, применяемый в таких областях, как микрорамановская спектроскопия и микрофотолюминесценция.
Криосистема ARS DE204*F-DMX-20-OM (на рисунке слева) использует гелиевую газовую смесь для развязки образца с холодным пальцем рефрижератора DE204. Это позволяет практически полностью изолировать образец от вибрации. Вибрации образца имеют амплитуду порядка 3 - 5 нм. Так как газовая смесь имеет малую проводимость, базовая температура криогенной установки повышается на 1 - 2 К, а мощность охлаждения уменьшается примерно вдвое.
Оптический криостат с образцом в обменном газе Omniplex
Omniplex, DE204*F-FMX-19OP - это оптический криостат с верхней загрузкой образца, с использованием рефрижератора DE204 производства ARS. Образец располагается в газовой атмосфере.
ARS Omniplex отличаются возможностью быстрой смены образца, а также большим размером оптических окон. Omniplex идет в комплекте с 4 оконными портами с горячими и холодными окнами. Зонд может быть укомплектован любым держателем образца (из имеющихся в каталоге ARS), а также вторым комплектом температурных датчиков для максимально точной установки температуры образца. Система достаточно быстро может быть охлаждена для первичной работы (около 90 минут для 20К и 2,5 часа - до базовой температуры)
Применение и особенности
Области применения
- Оптическая спектроскопия
- Рамановская спектроскопия (комбинационное рассеяние)
- УФ-, Вид-, ИК-спектроскопия
- Эксперименты электро- и магнито-оптические
- Электро- и фотолюминисценция
- Эксперименты на эффект Холла/резистивность
- Измерения с алмазной наковальней
- PITS/DLTS
- Измерения термической, электрической и магнитной восприимчивости
- Эксперименты с низкой вибрацией (при наличии резинового сильфона)
Особенности
- Не требует криогенных жидкостей, низкое энергопотребление
- Загрузка образца сверху, образец в газовой атмосфере, возможность быстрой смены образца
- Сварная вакуумная камера из нержавеющей стали
- Большая апертура оптических окошек (1.5 дюйма для внешних, 0.7 дюйма для внутренних)
- Большой угол обзора для сбора оптических данных (F/1.9)
- Широкие возможности по настройке системы
Стандартная конфигурация
- Охлаждающая головка (DE-204AF)
- Компрессор (ARS-4HW)
- 2 шланга на Не
- Omniplex, вакуумная камера с образцом в газовой атмосфере с 4 портами для окон
- Радиационный экран из бескислородной меди
- 2 окна из высокочистого кварца (горячие) и 2 окна из сапфира высокой чистоты (холодные)
- Комплект для измерения и управления температурой:
- 10-пиновый герметичный ввод питания
- 50-омный нагреватель
- Сенсор на кремниевом диоде для управления температурой с точностью до ±0,5 К - Провода для электрических экспериментов:
- 10-пиновый герметичный ввод питания
- 4 медных провода - Держатель образца для оптических и электрических экспериментов
- Температурный контроллер
Опции
Опции
|
 |
| Окно из кэптона, разложенное на 180° |
Характеристики
Технология охлаждения
| DE-204 |
Рефрижератор замкнутого цикла |
| Тип рефрижератора |
Пневматически управляемый, на цикле ГМ |
| Хладагент | Отсутствует |
Температура*
| DE-202AF | <10-350 K |
| DE-202PF | <5,5-350 K |
| DE-202SF | <4,2-350 K |
| С интерфейсом 800К | (базовая + 2 К)...700 К |
| С интерфейсом 450К | (базовая + 2 К)...450 К |
| Стабильность | 0,1 К |
|
*На охлаждающей головке с закрытым рад. экраном и без эксп. источников тепла. Температура на образце может быть на 1-2К выше базовой |
|
Оптический доступ
| Окна | 4 шт. со сдвигом 90° |
| Диаметр | 51 мм внешние окна |
| Апертура |
38 мм внешние окна |
| #F | 1,9 |
| Материал окна |
Для получения информации свяжитесь с менеджером |
Инструментальный доступ
| Инстр. юбка |
Вкручивающаяся из нержавеющей стали |
| Порт насоса | 1 - NW25 |
| Инстр. порты | 2 |
| Инстр. провода | Для получения информации свяжитесь с менеджером |
Температурный инструментарий и контроль
|
Нагреватель |
36-омный нагреватель, соединенный с холодным пальцем |
| Контрольный сенсор | Откалиброванный кремниевый диод на холодном пальце |
| Сенсор на образце | Откалиброванный, на кремниевом диоде |
| Для получения информации свяжитесь с менеджером | |
Рабочее пространство
| Диаметр | 49, 36 мм |
| Высота | 47-190 мм, переменная |
|
Соединение держателя |
Винт 1/4 - 28 |
|
Держатель для образца |
Для получения информации свяжитесь с менеджером |
Вакуумный кожух
| Материал | Нержавеющая сталь |
| Длина | 190 мм в узкой части |
| Диаметр | 89, 83 мм в рабочей зоне |
| Ширина | 107, 97 мм в рабочей зоне |
Радиационный экран
| Материал |
Никелированная бескислородная медь с выс. проводимостью |
| Соединение | Прикручиваемый |
| Оптический доступ | 0, 1, 2, 3 или 4 (индивидуально) |
Посадочное место криостата
| Габаритная длина | 725 мм (28,5 дюйма) |
| Диаметр кожуха мотора | 114 мм (4,5 дюйма) |
| Зазор для вращения | Для получения информации свяжитесь с менеджером |
| Модель рефрижератора | DE-202Al | DE-202A(T)l | DE-202Pl | DE-202Sl | |||||
| Частота | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | 60 Гц | 50 Гц | |
| Базовая температура | <9 K | <9 K | <9 K | <9 K | <5,5 K | <5,5 K | <4,2 K | <4,2 K | |
| Мощность охлаждения | 4,2К | - | - | - | - | - | - | 0,1 Вт | 0,08 Вт |
| 10К | 0,5 Вт | 0,4 Вт | 0,7 Вт | 0,56 Вт | 1 Вт | 0,8 Вт | 1,2 Вт | 1 Вт | |
| 20К | 2,5 Вт | 2 Вт | 3,7 Вт | 3 Вт | 3,5 Вт | 2,8 Вт | 4 Вт | 3,2 Вт | |
| 77К | 4 Вт | 3,2 Вт | 6 Вт | 4,8 Вт | 3,5 Вт | 2,8 Вт | 4 Вт | 3,2 Вт | |
| P охлаждения рад. экрана | 10 Вт | 8 Вт | 15 Вт | 12 Вт | 10 Вт | 8 Вт | 10 Вт | 8 Вт | |
| Время охлаждения | 20К | 50 мин | 60 мин | 35 мин | 42 мин | 60 мин | 72 мин | 60 мин | 72 мин |
| Базовая Т | 70 мин | 84 мин | 50 мин | 60 мин | 90 мин | 108 мин | 90 мин | 108 мин | |
| Модель компрессора | ARS-2HW | ARS-2HW | ARS-2HW | ARS-4HW | |||||
| Стандартный цикл ТО | 12000 часов | 8000 часов | 12000 часов | 12000 часов | |||||
Чертежи и схемы
CS204*F-FMX-19OP Габаритный чертеж
 |
|
|||||||||||||||
 |
Зонд для образца
Вид сверху
|
Опционально доступный резиновый |
Опциональный газовый клапан |
| Опционально доступный пузырь для гелия | Компрессор ARS-4HW |
| Модель компрессора | ARS-4HW | ||
| Стандартное напряжение | Частота | 60 Гц | 50 Гц |
| Мин. | 208 В | 190 В | |
| Макс. | 230 В | 210 В | |
| Настройки трансформатора | 10% | 220 В, 230 В | |
| 15% | 240 В | ||
| Потр. мощность | Однофазная | 3,6 кВт | 3,0 кВт |
| Охлаждающий газ | 99,999% гелий | ||
| Уровень шума | 60 дБ | ||
| Температура простоя | 12-40 oС | ||
| Охлаждающая вода | Расход | 2,3 л/мин | |
| Температура | 10-35 oС | ||
| Соединение | 3/8 дюйма обжимной фитинг | ||
| Размеры | Длина | 483 мм (19 дюймов) | |
| Ширина | 434 мм (17,1 дюймов) | ||
| Высота | 516 мм (20,3 дюймов) | ||
| Вес | 72 кг | ||
| Стандартный цикл ТО | 12000 часов | ||
| Опция с рециркуляцией воды | Совместима с CoolPac | ||
Проточный криостат для оптической микроскопии 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
Области применения
|
Особенности
|
Конфигурация
Стандартная конфигурация
Опции
|
Габаритный чертеж LT3-WMX-1SS |
Вибрации образца в LT3-OM при осям X, Y, Z
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.
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 линии передачи гелия
Проточный оптический криостат 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
Области применения
Области применения
|
Особенности
|
Конфигурация
Стандартная конфигурация
|
Габаритный чертеж LT3-WMX-1SS |
Опции
- Передающая линия для большего потока гелия
- Высокотемпературный интерфейс (450К и 800К)
- Нестандартные температурные сенсоры
- Нестандартные провода к образцу
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.
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 линии передачи гелия
