2.2.2. Простий кріостат загального призначення

а б

Рис. 2.12. Скляний кріостат (а) і схема з’єднання (б):

а: 1 – внутрішня двостінна посудина; 2 – зовнішня посудина Дьюара, наповнена рідким азотом; 3 – металева кришка (капка); 4 – гумова манжета; 5 – прилад; 6 – тонкостінна трубка; 7 – фланцеве з’єднання з прокладкою із гуми круглого перерізу; 8 – трубка; 9 – кран; 10 – отвір

б: 1 – грубе регулювання; 2 – тонке регулювання

Проведення експериментів в посудині для зберігання є порівняно зручним, але область застосування таких посудин обмежена використанням лише приладів досить малих розмірів, що можуть пройти через горловину посудини. Крім того, може виявитися, що гелій у посудині для зберігання потрібний одночасно декільком експериментаторам. З цих причин велика частина досліджень виконується в окремих кріостатах, в які рідкий гелій переливають із посудин для зберігання гелію.

Нижче наведені описи декількох таких кріостатів загального призначення.

Кріостат і схема установки зображені на рис. 2.12. Рідкий гелій знаходиться у внутрішній двостінній посудині 1 з пірекса. Посудина 1 занурена в зовнішню посудину Дьюара 2, наповненену рідким азотом. Оскільки багато експериментів доводиться проводити в магнітному полі, нижня частина обох посудин звужена, щоб їх можна було розміщати між полюсами електромагніта. Обидві посудини посріблені, однак для можливості візуального спостереження внутрішньої частини кріостата в кожній посудині залишають по дві непосріблені від верху до низу вертикальні смуги. Посудину 1 з'єднують з металевою капкою 3 ущільненням з гумової манжети 4. Прилад 5 підвішений на одній або декількох тонкостінних трубках 6 зі сплаву з низькою теплопровідністю. Електричні проводи вводять через ущільнення у верхній частині капки.

Прилад можна легко замінити, розібравши фланцеве з'єднання 7 із прокладкою з гуми круглого перетину і знявши потім прилад із трубок 6. Попереднє охолодження приладу від початкової (кімнатної) температури проводять у такий спосіб. Спочатку кріостат відкачують через трубу 8 ротаційним насосом, щоб видалити з нього повітря. Потім систему заповнюють гелієм з газгольдера низького тиску. Об’єм між стінками внутрішньої посудини 1 відкачують ротаційним насосом через кран 9 і впускають туди повітря. Потім цей об’єм повторно відкачують і знову напускають повітря. Таке «промивання» можна повторити кілька разів, щоб забезпечити видалення гелію з простору між стінками посудини (деяка кількість гелію могла продифундувати крізь скло при попередньому експерименті). Навіть невелика кількість гелію може зіпсувати теплоізоляційні властивості внутрішньої посудини. Після промивання між стінками посудини 1 варто залишити невеликий тиск повітря. Це можна зробити, відкривши на мить кран 9 і затиснувши при цьому пальцем вихідний отвір патрубка крана. Перед початком заливання рідкого гелію система повинна бути попередньо охолоджена, для чого зовнішню посудину 2 заповнюють рідким азотом. Невелика кількість повітря, залишена між стінками внутрішньої посудини, сприяє відводові тепла із посудини 1, завдяки чому її вміст охолоджується до температури рідкого азоту. Звичайно таке охолодження продовжується 1—2 години. В міру охолодження посудини 1 у неї надходить газоподібний гелій з газгольдера. Зручно подавати газ через рідинний затвор («пробулькувач»); у цьому випадку по припиненню всмоктування газу з газгольдера в кріостат можна установити, коли закінчується процес охолодження. Після цього можна починати заливання рідкого гелію.