Криостат, строение, классификация.

Криостат (от крио – холод, и греч. states — стоящий, неподвижный), представляет собой термостат, рабочий узел которого или исследуемый объект находится при температурах менее 120 градусов по Кельвину (криогенных температурах) которые создаются посредствам постороннего источника холода. По обыкновению в качестве источника охлаждения (хладоагента) используют сжиженные или отверждённые газы с пониженными температурами оседания и замерзания (азот, водород, гелий и др.). температуру находящегося в криостате объекта регулируют, меняя давление паров над заполняющим криостат хладоагентом или нагревая хладоагента. Криостаты бывают систематизируют: по роду используемого хладоагента (азотные, гелиевые, водородные и т. д.), по применяемым для изготовления веществам (стеклянные, металлические, пластмассовые), по области применения (для радиотехнических, оптических и др. исследований, для сверхпроводящих магнитов, измерителей излучения и т. д.).

  Криостату любого типа нужна защита его рабочего области от притока теплоты из внешней среды. Чем меньше температура вскипания и чем ниже теплота испарения применяемого хладоагента, тем серьезнее требования к теплоизоляции рабочих области криостата. В криостатах, которые наполняют жидким азотом или кислородом, зачастую используется высоковакуумная теплоизоляционная технология, похожая на ту, что применяют в повсеместно известных сосудах Дьюара и бытовых термосах. Для гелиевых криостатов стандартной высоковакуумной изоляции уже не хватает. Следовательно, с целью понижения притока лучистой энергии от внешних стенок криостата необходимо уменьшить их температуру, что получается за счет охлаждением стенок дополнительным хладоагентом (например, жидким азотом) или вставлением в теплоизоляционное пространство защищающих экранов, отражающих излучение.

  В рабочей практике повсеместно применяются стеклянные криостаты, они не сложны в изготовлении и прозрачны, что позволяет видеть ход опыта. Гелиевый стеклянный криостат общего назначения по обыкновению состоит из 2 сосудов Дьюара, встроенных один в другой. Во внутренний сосуд заливают жидкий гелий, во внешний — жидкий азот.

  Надёжны в использовании металлические криостаты, из которых весьма универсальными являются криостаты с жидким гелием в роли основного хладоагента. Гелиевый объём криостата окружен экраном из меди. В пространстве посреди гелиевого объёма и кожуха поддерживается глубокий вакуум, который создается процессе эксплуатации с помощью адсорбента. Для того, что бы компенсировать температурные деформации, возникающие среди внутренних узлов и корпуса, в криостате предусмотрен сильфон. Гелиевый объём, азотная ванна и корпус криостата изготовляются из меди, нержавеющей стали или сплавов алюминия.