Что такое криостат?
Криостат — это устройство, предназначенное для достижения и поддержания криогенных температур, необходимых для сохранения образцов при низких температурах во время научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Он работает с использованием хладагентов, таких как жидкий гелий или азот, элементов Пельтье или холодильных охладителей. Он поддерживает температуру, помещая образец в вакуумный сосуд внутри камеры с контролируемой температурой или напрямую подавая хладагент через тонкое сопло.
Используемые независимо или как часть криоэлектронных микроскопов, полупроводниковых измерительных приборов и сверхпроводящих приложений, криостаты играют решающую роль в спектроскопическом анализе и других высокоточных научных исследованиях.
Применение криостатов
Криостаты создают стабильные низкотемпературные среды для различных научных измерений, включая УФ/видимую/ИК-спектроскопию поглощения, флуоресцентную спектроскопию, спектроскопию кругового дихроизма, измерения электрической и восприимчивости переменного тока и измерения эффекта Холла. Они бесценны для подавления тепловых колебаний и предотвращения термодинамического повреждения чувствительных образцов, с приложениями, распространяющимися на микроскопию и электрическую связь для ряда устройств.
Принцип криостатов
1. Механизм охлаждения
Криостаты используют жидкий азот или гелий, элементы Пельтье и методы охлаждения для охлаждения образцов. Их конструкция позволяет осуществлять точный контроль температуры, необходимый для криогенных исследований.
2. Конфигурация системы
Существует две основные конфигурации криостатов: герметичные системы, которые используют вакуумный сосуд для изоляции, и открытые системы, которые охлаждают образцы напрямую с помощью распыления хладагента. Герметичные системы предлагают более глубокие криогенные температуры и сложное управление образцами, тогда как открытые системы обеспечивают простоту использования и возможности прямого наблюдения при немного более высоких минимальных температурах.
3. Оптическое окно
Криостаты оснащены оптическими окнами для наблюдения и анализа образцов без ущерба для низкотемпературной среды, что облегчает спектроскопические исследования.
Типы криостатов
Разновидности криостатов удовлетворяют конкретным исследовательским потребностям: от моделей без криогена, которые уменьшают необходимость в жидких хладагентах, до моделей, интегрированных со сверхпроводящими магнитами для передовых научных приложений. Выбор криостата зависит от минимальных требований к температуре, потребностей оптического окна и необходимости электрического контакта с образцом.
Другая информация о криостатах
Оборудование со встроенным криостатом
Помимо автономного использования, криостаты являются неотъемлемой частью многочисленных научных приборов, включая криоэлектронные микроскопы, медицинские аппараты МРТ, тестеры полупроводников, криогенные оптические измерительные приборы, астрономические датчики, ядерные термоядерные реакторы и устройства для кристаллографии белков.
