Микрорефрижератор

Все известные в настоящее время сверхпроводящие материалы, из которых могут быть изготовлены сквиды и трансформаторы потока, имеют критическую температуру около 10 К . Со временем будут разработаны микрорефрижераторы, которые избавят исследователей от неудобств, связанных с использованием хладагентов. Однако в настоящее время для охлаждения сверхпроводящих частей сквид-магнитометра приходится использовать жидкий гелий. Из-за очень низкой теплоты испарения жидкого гелия (для испарения 1 л жидкого гелия в сутки требуется мощность всего 28 мВт) гелиевый дьюар должен обеспечивать достаточно эффективную теплоизолящ1ю хладагента, а части прибора, помещенные в жидкий гелий, не должны выделять слишком много тепла. Необходимо минимизировать и количество тепла, поступающего по проводам и деталям конструкций. [c.170]

Мощность, рассеиваемая сквидом, совершенно ничтожна и не сравнима с количеством холода, запасенного в дьюаре с жидким гелием. Для подцер-жания низкой температуры сквида было бы достаточно иметь рефрижератор с очень малой хладопроизводительностью — микрорефрижератор. При правильно организованной теплоизоляции основной теплоподвод к сквиду дают электрические провода - около 1 мВт. Эту величину и можно принять как ориентировочную для хладопроизводительности будущего микрорефрижератора. [c.57]

Важнейшее отличие состоит в том, что микрорефрижератор для сквид-магнитометрии должен при работе создавать ничтожные магнитные возмущения. С этой точки зрения требования к нему еще выше, чем к дьюару и градиометру, так как рефрижератор обычно содержит движущиеся детали. [c.58]

В этом микрорефрижераторе используется сравнительно эффективный метод охлаждения по циклу Стирлинга, когда тепловая энергия отдается [c.58]

Очень важно, что такой микрорефрижератор с замкнутым циклом может работать в любом положении, в том числе вверх ногами , что очень существенно для многих видов измерений. Применяемые ныне дьюары с жидким гелием таким достоинством не обладают. [c.59]

Работа механического микрорефрижератора связана с возвратно-посту-нательным движением большого поршня и периодическим изменением давления, что неизбежно приводит к вибрациям. При работе в земном магнитном поле они служат источником помех, достигающих 0,5 нТл в полосе от О до 1 Гц. Такие помехи резко ослаблялись при работе в экранированной комнате, защищающей от земного магнитного поля. Возможен и более доступный метод борьбы с этими помехами, который использует периодичность колебания поршня помеху с четко определенным спектром можно устранить соответствующей электронной фильтрацией. Если магнитные измерения проводятся периодически, то возможным вариантом будет выключение микрорефрижератора на время измерения, в течение которого будет расходоваться холод, запасенный за время работы компрессора. [c.59]

Существует и другое направление в разработке микрорефрижератора на этом направлении проблема вибраций отходит на задний план, так как движущихся деталей в устройстве не предполагается. Более того, размеры рефрижератора становятся столь малыми, что по аналогии его можно назвать нано- или даже пикорефрижератором , так как он относится к микрорефрижератору Циммермана так же, как тот к своим предшественникам. Пионер исследований в этом направлении Литтл называет свои изделия микроминиатюрными рефрижераторами [83]. Их конструкция исходит из элегантной идеи объединения в одном блоке ступени охлаждения и самого сквида. Для подцержания при гелиевой температуре ничтожного по массе тонкопленочного сквида достаточно охлаждающего газа, протекающего по трубочке диаметром в доли миллиметра. Теплообменник такого размера разумно сделать в том же фотолитографическом процессе, что и сквид. На пути к осуществлению этой идеи был установлен целый ряд технических требований к подобному рефрижератору и проверены особенности его функционирования. Оказалось, что традиционный для фотолитографии материал кремний имеет слишком высокую теплопроводность, и его пришлось заменить стеклом. Вместо химического травления канавок [c.59]

В микроминиатюрном рефрижераторе для охлаждения используется процесс Джоуля — Томсона. Газообразный азот под давлением 120 атм проходит по каналу с сечением 20 X 50 мкм , в котором охлаждается обратным потоком низкого давления, текущим по каналу большего сечения, а на конце дросселируется через тонкий капилляр 7 X 50 мкм . После дросселя достигается температура 88 К. При 100 К хладопроизводитель-ность устройства 25 мВт, расход газа 2,5 мг/с. Запуск от комнатной температуры занимает всего 30 с. Микроминиатюрный рефрижератор столь мал (рис. 15), что позволяет охлаждать образцы прямо на приборном столике микроскопа. Он может быть встроен даже в стандартный корпус для микросхемы. Очевидным ьнейшим развитием этого направления будет комбинация из нескольких подобных ступеней, что позволит достигнуть температур, необходимых для работы тонкопленочных сквидов. Для охлаждения биомагнито метра разрабатывается четырехступенчатый микрорефрижератор такого типа. В нем используется фреон, азот, водород и гелий. В работе [331] сообщалось о получении температуры 50 К на уровне водородной ступени. Подключение гелиевой ступени обещает понижение температуры до 10 К. [c.60]

Техническая сторона биомагнитографии пока еще оставляет возможность прогресса, главными целями которого будут применение в магнитографии наиболее совершенных сквидов, приближающихся к квантовому пределу чувствительности создание автономного микрорефрижератора, который сможет обеспечить работу сверхпроводящего магнитометра в местах, удаленных от развитых криофизи-ческих центров, и тем самым позволит широко внедрить методы биомагнетизма в исследовательскую и клиническую практику создание конструкций магнитометров, наиболее приемлемых для массового использования создание дешевых методов защиты от магнитных шумов, в том числе очень низких частот разработка многоточечных (многоканальных) сквид-магнитометров, которые позволят существенно улучшить пространственное разрешение при картировании магнитных полей такого сложного объекта, каким является человеческий мозг. [c.181]

Когда криостатируемый объект или очень мал, или совсем не выделяет тепла (в последнем случае нужно только отводить теплопритоки через низкотемпературную изоляцию), холодопроизводительность микрорефрижератора очень небольшая. Это означает, что при работе нужно расходовать очень немного сжатой газовой смеси. [c.304]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология