Криогенные системы для научных исследований с охлаждением на замкнутом цикле — без использования жидких криоагентов. В линейке представлены решения от 10 K и 4 K криостатов до субкельвиновых систем, криоловушек, магнитных систем и специализированных измерительных станций.
Начните с измерительной задачи и теплового баланса. Холодильник задаёт доступный температурный уровень, а конструкция криостата определяет среду образца, вводы, вибрации и удобство работы.
| Задача | Подходящее направление | Что определяет конфигурацию |
|---|---|---|
| Оптика и спектроскопия | Криостаты классов 10 K и 4 K | Окна, рабочее расстояние, нагрев излучением и стабильность положения образца. |
| Измерения на подложке | XYZ-микроманипуляторная станция | Число щупов, размеры подложки, типы DC/ВЧ-линий и температурный режим каждого узла. |
| Циклические измерения ниже 1 K | Сорбционная ступень He-3 или ADR | Полезная нагрузка, время удержания температуры, регенерация и влияние магнитного поля. |
| Продолжительные субкельвиновые измерения | Криостат растворения He-3 / He-4 | Холодопроизводительность смесительной камеры и теплопритоки от проводки и эксперимента. |
| Измерения в магнитном поле | Сверхпроводящая магнитная система | Поле и его направление, рабочий объём, перемещения образца и совместимость термометрии. |
| Конденсация и улавливание газа | Криоловушка | Состав и количество газа, рабочие температуры, вакуумные интерфейсы и регенерация. |
| Охлаждение детектора | Специализированный криостат | Оптическая геометрия, паразитное излучение, тепловая нагрузка и передача вибраций. |
Температуру холодной головки и температуру образца сравнивают при заданной нагрузке. Паспортный минимум без полезного тепловыделения не определяет температуру подключённого эксперимента.
В системах используются криорефрижераторы Гиффорда-МакМагона и пульсационной трубы. Такая конфигурация позволяет реализовать широкий спектр низкотемпературных исследовательских установок без применения жидких криоагентов.
Доступны системы для электрических и ВЧ-измерений, адиабатного размагничивания, сорбции He3, растворения Гелия-3 в Гелии-4, работы с магнитными полями и захолаживания детекторов.
Решения для электрических измерений на охлаждённых подложках и объектах с системой охлаждения на замкнутом цикле.
Микроманипуляторные криогенные станции для проведения измерений и работ на охлаждённых подложках и объектах. Эти системы криостатируются с помощью замкнутого цикла.
Температурный диапазон выбранного исполнения станции может охватывать 4–700 K. Доступны низкочастотные резистивные и ВЧ-измерения с трактами до 67 ГГц. Диапазон температур, рабочую частоту и число щупов согласуют для одной конфигурации; измерения DLTS требуют соответствующей измерительной аппаратуры.
Система включает криостат с криоподложкой, XYZ-манипуляторы со щупами — до 6 щупов, микроскоп, мини-видеокамеру и вакуумный пост. Предусмотрено большое количество вариантов щупов и измерительных схем.
В линейке представлены системы на основе адиабатного размагничивания, сорбции He3 и растворения Гелия-3 в Гелии-4.
Система серии ADR на основе адиабатного размагничивания с рабочим телом GGG-FAA и предварительным охлаждением до 4 K криорефрижератором пульсационной трубы.
Температура около 60 мК достигается без дополнительной тепловой нагрузки. Длительность удержания в области 100 мК зависит от нагрузки; для режима без полезного тепловыделения предусмотрена работа до трёх дней. Для циклических измерений учитывают регенерацию ADR.
Комбинированная система с двухступенчатым рефрижератором Гиффорда-МакМагона или пульсационной трубы для конденсации He3 и сорбционным насосом для откачки паров He3.
Система обеспечивает достижение температур до 300 мК и доступна в большом количестве модификаций под различные типы задач.
Комбинированная система, состоящая из предварительной ступени захолаживания на основе двухступенчатого рефрижератора Гиффорда-МакМагона или пульсационной трубы и ступени растворения.
Криостат Janis JDry-100 сочетает предварительное охлаждение на замкнутом цикле со ступенью растворения He-3 / He-4 и предназначен для экспериментов ниже 100 мК. Предельная температура представленного исполнения — 15 мК. При подборе сопоставляют рабочую температуру и тепловыделение экспериментальной нагрузки.
Системы для широкого диапазона экспериментальных конфигураций — оптических и неоптических, с образцом в вакууме или в обменном газе.
Используется криорефрижератор Гиффорда-МакМагона для достижения температуры до 8 K.
Возможны различные модификации для разных экспериментальных условий. Системы могут использоваться при любой пространственной ориентации.
Доступны оптические и неоптические исполнения, образец в вакууме или обменном газе, специальные версии для Мёссбауэровской спектроскопии и адаптация под эксперимент.
Системы на основе двухступенчатых рефрижераторов Гиффорда-МакМагона или криорефрижераторов пульсационной трубы.
Холодопроизводительность составляет от 0,1 до 1,5 Вт при 4,2 K. Минимальная температура — 2,8 K.
Доступны оптические и неоптические исполнения, варианты с образцом в вакууме или обменном газе и специальные конфигурации под эксперимент.
Широкий спектр конфигураций, адаптированных под задачи потребителя. Жидкий криоагент не требуется.
Рабочий температурный диапазон — от 8 K до 400 K.
Сверхпроводящие магниты охлаждаются двухступенчатыми рефрижераторами Гиффорда-МакМагона.
Доступны стандартные модели и модели на заказ. Жидкий гелий и жидкий азот не используются. Магнитные поля — до 12 Тл.
Поставляются системы «под ключ» с криостатом-вставкой и СП-магнитом, системой контроля и питания магнита, а также системой термометрии.
Изначально системы разрабатывались для захолаживания датчиков телескопов. В конструкции используется третья ступень Джоуля-Томпсона.
Холодопроизводительность составляет 5 Вт при температуре 4 K.
Криорефрижераторы пульсационной трубы используют замкнутый газовый контур. В линейке представлены исполнения с холодопроизводительностью до 1,5 Вт при 4,2 K; параметры относятся к выбранной головке и компрессору.
Для одноступенчатых систем указаны базовые температуры 45 K или 55 K и холодопроизводительность 10 Вт при 77 K или 5 Вт при 80 K.
Для двухступенчатых систем базовая температура составляет менее 3,5 K, а холодопроизводительность — 0,5 Вт при 4,2 K.
Системы доступны как в закрытой, так и в открытой конфигурации цикла и пригодны для использования в ряде военных, коммерческих и научно-исследовательских приложений.
Конфигурацию согласуют целиком: от компрессора до крепления образца. Наличие криорефрижератора само по себе не заменяет вакуумную, измерительную и управляющую части.
| Узел | Что согласовать |
|---|---|
| Холодильный контур | Холодная головка, компрессор и гелиевые линии; способ охлаждения компрессора и расстояние до установки. |
| Вакуум и теплоизоляция | Откачная станция, арматура, контроль давления, радиационные экраны и тепловые связи между ступенями. |
| Термометрия | Контроллер, калиброванные датчики и нагреватели; диапазон и расположение датчиков с учётом магнитного поля. |
| Измерительные линии | Электрические и оптические вводы, коаксиалы, фильтрация, экранирование и тепловые перехваты проводки. |
| Механика и вибрации | Держатель образца, опоры головки, развязка коммуникаций и точка контроля относительных перемещений. |
| Управление и приёмка | Интерфейсы регистрации, последовательность охлаждения, проверки при заданной нагрузке, документация и обучение. |
Опишите эксперимент и имеющееся оборудование. Для сравнения конфигураций задайте измеряемые условия работы системы.
| Параметр | Что указать |
|---|---|
| Температура | Минимальная и максимальная температуры образца, основные рабочие точки, стабильность и скорость изменения. |
| Нагрузка | Полезное тепловыделение, мощность излучения, число проводов и коаксиальных линий на каждой ступени. |
| Образец | Материал, размеры и масса, способ крепления, число объектов, необходимость XYZ-перемещений или вращения. |
| Среда | Вакуум или обменный газ; давление, чистота и совместимость материалов с экспериментом. |
| Доступ | Число и спектральный диапазон окон, рабочее расстояние оптики, разъёмы, DC/ВЧ-линии и щупы. |
| Вибрации | Допустимые перемещения, частотный диапазон, дрейф и точка измерения относительно оптики или зонда. |
| Поле | Направление и величина поля, рабочий объём магнита, требования к немагнитным материалам и датчикам. |
| Цикл работы | Длительность измерения, время охлаждения и замены образца, допустимые паузы на регенерацию. |
| Ресурсы | Питание, отвод тепла от компрессора, место установки, длина коммуникаций и имеющаяся вакуумная откачка. |
| Комплект | Контроллер и датчики, проводка, оснастка, интерфейсы, монтаж, пусконаладочные работы и документация. |
Короткие ответы для подготовки эксперимента и технического задания.
Основное охлаждение создаёт рефрижератор с компрессором в замкнутом гелиевом контуре. Для этого контура не требуется регулярная заправка жидкого гелия или азота. Сохраняются требования к питанию, отводу тепла, вакууму и плановому обслуживанию.
Помимо холодопроизводительности учитывают ориентацию головки, компоновку компрессора и передачу вибраций. Для чувствительного эксперимента важны характеристики всей сборки и перемещения образца относительно измерительной аппаратуры.
К ступени предварительного охлаждения добавляют сорбционную систему He-3, ADR или ступень растворения He-3 / He-4. Сравнивают не только нижний предел, но и нагрузку, время удержания и необходимость непрерывной работы.
Температурный диапазон станции и частотный предел измерительного тракта относятся к разным узлам. Одновременные условия согласуют по щупам, кабелям, вводам и оснастке; предельные показатели разных исполнений нельзя автоматически объединять.
Тепло поступает от образца, излучения, проводов, вводов и механических креплений. Его распределяют по ступеням и сопоставляют с доступной холодопроизводительностью на требуемой температуре.
Для проверки совместимости передайте модели контроллера и откачной станции, типы датчиков, фланцев, разъёмов и интерфейсов. Комплект дооснащения формируется с учётом действующей установки.
Пришлите температурный диапазон, тепловую нагрузку, размеры образца и схему измерительных подключений. Подберём конфигурацию криостата и состав оборудования под вашу методику.
Коммерческое предложение формируется с учётом комплектации, сроков, бюджета и требований к запуску. Цена предоставляется по запросу.
