Техника работы с жидким гелием

И вот, в 1986—1987 гг. учеными ряда стран были получены уникальные оксидные материалы, которые, подобно металлам, характеризуются низким сопротивлением при комнатной температуре, но обладают сверхпроводимостью уже при 90—100 К И это, по-видимому, далеко не предел. Важность этого открытия заключается в том, что состояние сверхпроводимости в уже синтезированных материалах может быть технически реализовано при температуре кипения жидкого азота —= 77,3 К. Для понимания масштабов открывающихся перед наукой и техникой возможностей приведем две цифры среднее содержание азота в воздухе составляет 78,1% по объему, а гелия — 4,6-10 %. Кроме того, работа криогенных установок для получения жидкого азота, функционирующих при температурах около 70 К, обходится намного дешевле, чем работа аналогичной аппаратуры для получения жидкого гелия (Г О К). [c.5]

Уникальными возможностями обладает метод нейтронографии, успешно применяемый для исследования твердых тел и жидкостей, веществ с близкими и достаточно далекими атомными номерами, а также соединений, содержащих изотопы одного и того же вещества. По угловому распределению интенсивности рассеяния медленных нейтронов впервые удалось определить пространственное расположение атомов водорода и длины водородных связей в обычной и тяжелой воде, обнаружить наличие ближайшего ориентационного порядка, существующего в этих жидкостях наряду с ближним координационным порядком. Опыты по неупругому рассеянию медленных нейтронов продемонстрировали коллективный характер теплового движения атомов и молекул в жидкостях, подтвердили теоретические предсказания Л. Д. Ландау о существовании в жидком гелии квазичастиц двух типов фононов и ротонов. В настоящее время эти дифракционные методы являются составной частью физики твердого тела, физического материаловедения, молекулярной физики, биофизики и биологии. Они взаимно дополняют друг друга, имеют свою специфику, преимущества и ограничения, связанные с различием физических свойств рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. На современном этапе при проведении структурных исследований используется новейшая аппаратура и вычислительная техника. Помимо навыков работы с ними от специалиста требуется знание теории рассеяния, основ статистической и атомной физики, природы сил взаимодействия атомов и молекул. [c.6]

Неон используется в газосветных трубках, применяемых для рекламы, сигнализации и т. п. Гелий и криптоно-ксеноновая смесь используются редко ввиду их дефицитности. Последняя, благодаря очень низкой теплопроводности, иногда применяется для маломощных ламп специального назначения с высокой светоотдачей. Жидкий гелий применяется для получения очень низкой температуры, при которой у многих металлических веществ обнаруживается сверхпроводимость. Ее используют в новой технике, причем сверхпроводящие устройства погружают в ванну с жидким гелием. Смесь гелия с кислородом применяют для дыхания во время кессонных работ при повышенном давлении. Гелий используется для наполнения аэростатов и шаров-зондов, при получении титана, циркония и других- металлов, а также в иных научных и технических целях. [c.317]

Еще недавно для этих целей использовали протонные спектрометры высокого разрешения с рабочей частотой 60—100 мГц, однако подавляющее большинство работ последних трех-четырех лет выполнено на протонных спектрометрах с частотой 200—300 мГц, магниты которых представляют собой сверхпроводящие соленоиды, термостатированные жидким гелием, и на углеродных ( С) приборах, использующих технику импульсного возбуждения и преобразования Фурье (РТ—ЯМР). Преимущества, которые дает применение такой техники, будут продемонстрированы ниже. [c.117]

Раньше л<идкий гелий вырабатывался в основном на криостатах ы использовался для научно-исследовательских работ. По данным 1966 г., в стране насчитывалось 300 криостатов, имеющих среднюю мощность - 7 л ч жидкого гелия. Однако в связи с возросшей потребностью в жидком гелии со стороны ракетной техники начали созда-г.ать установки большей мощности (табл. 67) [271, 274, 275]. [c.455]

Промышленная добыча гелия ведется из газоносных источников, содержащ,их этот элемент в количестве до 1—2%. Гелий получил широкое применение в технике и науке. Благодаря своей легкости и негорючести гелий используется для наполнения им аэростатов и шаров-зондов при исследовании атмосферы (иногда в смеси с водородом). Подъемная сила гелия составляет 93% от подъемной силы водорода, но безопасность работы с гелием является его серьезным преимуществом. По гелию определяется адсорбционная способность углей. По остаточному содержанию гелия в углях судят об их возрасте. Жидкий гелий — самая холодная из всех жидкостей, поэтому гелий применяется при получении очень низких температур. Жидкий гелий обладает рядом свойств, делающих его особенно ценным для научных исследований. Существуют две формы жидкого гелия — гелий I и гелий И. [c.408]

Тем не менее проводится значительное число работ, посвященных изучению адсорбции, в которых необходимо получать свежие поверхности в системах со сверхвысоким вакуумом. Давления, меньшие 10" мм рт. ст., можно теперь получать довольно обычным способом [4], а некоторые ученые [6—9] проводили исследования даже нри давлении 10" мм рт. ст., используя титановые диффузионные насосы и насосы с жидким гелием. Имеется обширная литература, посвященная высоковакуумной технике. Так, в работе [10] читатель может найти сведения о процессах, ограничивающих давления, которые можно получить в вакуумной системе, а в работах [11—15] обсуждаются вопросы применения ионизационных манометров и масс-спектрометров для измерения очень низких давлений. [c.68]

Книга открывается главой, в которой рассказана история открытия гелия, описаны его распространенность и содержание на земле, его выделение и промышленные применения. Главы II VI и VII посвящены физическим свойствам и характеристи-h нам гелия в газообразном, жидком и твердом состояниях, при-I чем описание свойств гелия сопровождается описанием методов измерения, применяемой аппаратуры, разнообразных наблюденных эффектов и т. д. Методы ожижения гелия и техника работы с жидким гелием выделены в отдельную главу— III. Подробно рассмотрены диаграмма состояния гелия (гл. IV) и фазовые переходы второго рода, наблюдающиеся в жидком ге-I (гл. V). [c.5]

ТЕХНИКА РАБОТЫ С ЖИДКИМ ГЕЛИЕМ 197 [c.197]

Так как температура кипения гелия чрезвычайно низка (4,22° К), для получения жидкого гелия необходимо применение специальной техники. Количество тепла, которое нужно отвести для ожижения данного количества газа, находящегося первоначально при комнатной температуре, не является слишком большим, однако работа, которая требуется для отвода тепла от конденсирующегося гелия и передачи этого тепла на уровень комнатной температуры, приблизительно в 800 раз больше той работы, которую было бы необходимо затратить, если бы охлаждение производилось на уровне температуры замерзания воды. Кроме того, весьма серьезной проблемой является создание надежной тепловой изоляции, препятствующей притоку тепла к холодным частям ожижителя. [c.82]

Основные потребители жидкого и газообразного гелия -предприятия и организации военно-космических ведомств (до 50% от всего потребления), его используют в криогенной технике и технологии, при проведении специальных сварочных работ и кессонно-водолазных работах, в хроматофафии и др. [c.325]

Поликарбонат является перспективным материалом для использования в криогенной технике для работы в среде газообразных и жидких азота, водород , и гелия при температурах до —253 С. Разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве стандартных образцов поликарбоната,, выдержанных в течение 1000 ч в жидких водороде и азоте, не изменялись. Ударная вязкость образцов, выдержанных при —196 °С, снижается в 1,5—2,8 раза в течение первых 200 ч. Дальнейшее пребывание образцов в жидких газах не влияет на значение их ударной вязкости. [c.172]

К газу-носителю предъявляют ряд требований. Он должен быть инертным по отношению к разделяемым веществам и неподвижной жидкой фазе, должен быть чистым, доступным, взрывобезопасным и т. д. Указанным выше требованиям в основном отвечают гелий, аргон, азот и некоторые другие газообразные вещества. При работе с соответствующим газом-носителем в лабораториях необходимо соблюдение определенных правил техники безопасности. [c.55]

Многие типы гелиевых установок могут работать как в ожижи-тельном, так и в рефрижераторном режимах, что нередко используется в криогенной технике. Для некоторых криогенных систем, в частности для криогенных вакуум-насосов и для охлаждения сверхпроводящих устройств, требуется вначале накопить жидкий гелий, а затем поддерживать его постоянное количество. В этом случае рефрижераторный режим служит для конденсации непрерывно испаряющейся жидкости. В лабораторной практике гелиевые ожижители нередко используются как криостаты, в которых накопленная жидкость применяется для экспериментов, а ее постоянное количество обеспечивается работой ожижителя по рефрижераторному циклу. Рефрижераторный режим не всегда сопровождается ожижением гелия, нередко тепло от охлаждаемого объекта отводится путем подогрева газообразного гелия. [c.160]

Меры профилактики. Для предупреждения несчастных случаев на промышленных предприятиях и при транспортрфовке сосудов с жидким А. необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности, устройство вентиляционных систем и рациональное размещение оборудования, при водолазных работах — применение гелия вместо А., смеси гелия и кислорода вместо воздуха. [c.415]

В высоковакуумных уплотнениях для криогенной техники используется так называемый локтайт (Lo tite). После очистки (обезжиривания) соединяемых фланцев этим веществом заполняют канату на одном из них (шириной 3 мм и глубиной 0,05 мм). Другой фланец имеет плоскую форму. Для склейки детали приводят в контакт. При одинаковом материале фланцев уплотнения сохраняют герметичность ВПЛОТЬ до температуры жидкого гелия. Если фланцы сделаны из металлов с различными коэффициентами теплового расширения (например, из нержавеющей стали и меди), то уплотнение удовлетворительно работает до температуры [c.171]

Опубликовано очень мало работ по низкотемпературному исследованию спектров КР с лазерным возбуждением. Однако следует ожидать, что использование лазерного возбуждения сильно упростит технику эксперимента, поскольку луч лазера имеет очень небольшое сечение и высококоллимирован. Обычный криостат, который применяют в ИК-спектроскопии, можно использовать в этом случае с минимальной модернизацией кювет-ного отделения. Такой криостат применяли Лерой с сотр. [30] для получения спектров КР газов, при этом газ находился в охлаждаемом медном держателе. Полученные Лероем спектры КР оказались достаточно высокого качества. Ги и Робинсон [31] описали конструкцию криостата для изучения спектров кристаллического бензола при температуре жидкого гелия (рис. 1,в). Рассел [32] получил спектры монокристаллов, прикрепленных к пальцу, охлаждаемому в низкотемпературном криостате (20 К). [c.360]

Во всех случаях практического применения сверхпроводящих устройств требуется их погружение в ванну с жидким гелием, а нередко и откачка паров гелия из ванн. В связи с этим разрабатываются ращюнальные конструк-пип гелиевых ванн и техника работы с ними в приборах. [c.154]

Техника работы с разрядной трубкой с полым катодом. Для обеспечения работы разрядной трубки с лолым катодом необходимо присоединить ее к вакуумной системе. На рис. 70 приведена схема такой вакуумной установки с циркуляционной системой. Обозначения имеют следующий смысл 1—форвакуумный масляный ротационный насос 2 — ловушка для масла 3 — форвакуумный баллон 4 — диффузионный масляный насос с большой скоростью откачки 5, И—ловушки с жидким азотом для вымораживания паров 6 — циркуляционный парортутный иасос, работающий при давлении в несколько миллиметров ртутного столба 7 — ловушка с активированным углем для поглощения примесей, выделяющихся в процессе разряда 8 — магниевая ловушка, представляющая собой разрядную трубку с магниевыми электродами и заменяющая угольную ловушку при работе с аргоном 5 —разрядная трубка с полым катодом 10 — масляный манометр 12 и 13 — баллоны с гелием и аргоном ki, k2, As, 4, 6, к,, k,o — двухходовые краны kj, ks, k , kn, /sis, кц, k z — одноходовые краны. Кран 15 соединяет разрядную трубку с атмосферой. Система 1, kx, [c.144]

Искусство экспериментатора при исследовании люминесценции в значительной степени состоит в овладении техникой работы с низкими темпе-)атурами. При температуре жидкого азота эта техника сравнительно проста. Для работы же при температурах жидкого водорода или жидкого гелия необходимо более сложное оборудование. Описание этого оборудования дано в обзорах Мауэра [135] и Рамсея [173]. [c.87]

Теоретические работы по сверхтекучему гелию к этому вре-мени (70-е годы) нашли уже практическое применение. Разви. лось и новое направление в криогенной технике, которое П. Л. Капица начал еще в конце 30-х годов работами по разде-лению воздуха и производству кислорода. Здесь он вызвал по-трясения не меньшие, чем в области исследований жидкого гелия. [c.264]

На сегодня единственным хладоаген-том, позволяющим обесгтечить необходимый для работы сверхпроводников температурный уровень, является гелий в жидком или газообразном состояниях. Использование водорода в качестве хладоагента в системах охлаждения сверхпроводящих устройств ограничено недостаточно высокими критическими температурами Тк сверхпроводников, применяемых в настоящее время в технике (см. табл. 3.1). [c.223]

Для поддержания в агрегате синтеза на определенном уровне содержания инертных примесей (при наличии их в свежем газе) часть циркуляционного газа после первой сепарации жидкого аммиака постоянно выдувается (так называемые газы постоянной продувки). Кроме того, при дросселировании жидкого аммиака из конденсационной колонны в сборник жидкости, когда давление снижается с 32 МПа до 2,0—2,5 МПа, из жидкого аммиака выделяются растворенные в нем газы (Н2, N2, СН4, Аг, Не). Эта газы, обычно называемые танковыми, кроме того, содержат молярную долю NHз до 30 - 50% и могут с успехом использоваться для извлечения из них Аг, Кг, Хе и Не. Одновременно с этим может быть организовано получение из них азота и водорода с целью возврата этих компонентов в процесс синтеза аммиака. В настоящее время в ряде стран успшшо эксплуатируются установки, в которых разделение отдувочных газов осуществляется с помощью криогенной техники. Если учесть, что при производстве 1 т аммиака образуется около 200 м продувочных газов [16], то при крупнотоннажном производстве аммиака, которое в настоящее время имеет место на больншнстве химических комбинатов и азототуковых заводов, где массовая производительность отдельных агрегатов составляет 1Д—1,5 тыс. т/сут, имеется реальная возможность организации промышленного производства аргона, криптона, ксенона и гелия из отдувочных газов. По мнению авторов работы [24], к 1990 г. до 30% аргона будет производиться из отдувочных газов аммиачных производств. [c.172]

В отличие от плавленых цеолитов, которые довольно быстро стали использовать в технике, ионообменники, полученные Гансом и его последователями методом осаждения, первоначально практического интереса не представляли. Лишь после напряженного двадцатилетнего научного и технического изучения гелей кремнекислоты и других веществ были установлены и разработаны необходимые коллоидно-химические основы и способы и получены работоспособные и химически весьма устойчивые гелеобразные обменники. Исходными веществами для получения методом осаждения гелеобразных цеолитов служит преимущественно растворимое стекло, алюминиевые соли (сульфат алюминия или алюминат натрия) и частично соли железа. При смешении растворов этих веществ образуются студни, которые отделяют от солевого, а иногда и щелочного маточников. На дальнейшее развитие метода существенное влияние оказали результаты, полученные Брюнном и Рюдорфом, согласно которым следует избегать гидролиза вещества при последующем промывании осадка. С другой стороны, важные успехи были достигнуты Энгелем, согласно работам которого концентрация исходных смешиваемых растворов жидкого стекла и алюминиевых солей должна быть столь высока, чтобы образующийся гель занимал практически весь объем смеси растворов. Осадок или гомогенный студень могут быть лишь частично отделены от окружающего его образовавшегося побочного электролита осторожным высушиванием при температуре не выше 100—160°. Чтобы получить готовый продукт удовлетворительной структуры и нужного зернения, содержание электролита в студне должно быть точно согласовано. Процесс высушивания, при котором студень превращается в твердый гель, происходит скачкообразно вскоре [c.45]

Пузырьковые камеры особенно полезны при использовании их на ускорителях частиц высоких энергий и фактически являются важнейшими исследовательскими инструментами при таких машинах. Благодаря большим плотностям жидкостей по сравнению с газами пузырьковые камеры превосходят по своим характеристикам камеры Вильсона при изучении частиц высоких энергий. Но даже при этом пузырьковые камеры, работающие на крупнейших ускорителях, обладают гигантскими размерами. В Брукхэвенской национальной лаборатории, например, работает двух-метровая камера, наполненная 1500 литрами жидкого водорода. Водород представляет собой наиболее интересную для пузырьковых камер рабочую жидкость, ибо в этом случае достигается однозначная идентификация взаимодействий с отдельными протонами. Однако создание и эксплуатация больших жидководородных камер связаны с преодолением огромных трудностей в криогенике и технике безопасности. С большим успехом применялись также камеры, наполненные пропаном, дейтерием, гелием, ксеноном и рядом других жидкостей. [c.155]

В лаборатории наряду с молодыми советскими специалиста-ми (в том числе и теми, которые прошли школу Лейдена) работали и зарубежные, в частности бежавшие из Германии от гитлеровцев. Работы шли в двух направлениях физика конденсированного состояния (т.е. свойства жидких и твердых тел) при низких температурах и криогенная техника - промышленное ожижение газов и разделение газовых смесей (воздуха для получения азота и кислорода, природного газа для получения гелия и др.). Второе направление развивалось в специальной промышленной лаборатории Опытной станции глубокого охлаждения (ОСГО), созданной в 1935 г. [c.246]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология