криостат

криоста́т

Термостат, в котором рабочий объём поддерживается при температуре ниже 120 К. Обычно в качестве источника холода используется хладагент в виде жидких или отверждённых газов с низкими температурами кипения или замерзания (азот, кислород, водород, неон, гелий и др.). Температуру в криостате регулируют изменением давления над испаряющимся хладагентом (при понижении давления понижается температура кипения хладагента) или подогревом испаряющегося газа. Для защиты внутреннего объёма криостата от притока тепла извне используются двойные стенки с откачанным до высокого вакуума межстеночным пространством (как в Дьюара сосудах), защитные экраны, отражающие внешнее излучение и охлаждаемые вспомогательным хладагентом или парами основного хладагента, материалы с низкой теплопроводностью. До кон. 20 в. в лабораторной практике широко использовались стеклянные криостаты, отличительной чертой которых являлась простота изготовления и прозрачность стенок, позволявшая непосредственно наблюдать за ходом эксперимента.

Простейший криостат для исследований при температурах, близких температуре кипения жидкого гелия при атмосферном давлении (4.2 К), состоит из двух сосудов Дьюара, вставленных один в другой. Внутренний сосуд заполняют жидким гелием, а наружный – жидким азотом. Современные криостаты имеют, как правило, металлические стенки. В межстеночных пространствах создаётся глубокий вакуум, который поддерживается в процессе эксплуатации с помощью адсорбента, поглощающего остатки газа после вакуумирования. Температурные деформации, возникающие между внутренними узлами и корпусом криостата, компенсируются гофрированной металлической трубкой (сильфоном). Внутренние поверхности узлов криостата, обращённые наружу, полируются для отражения теплового излучения. Для проведения оптических исследований в металлические стенки криостата вставляются окна из стекла. Полезные объёмы криостатов измеряются от нескольких десятков смі до нескольких мі. Криостаты используются для хранения и транспортировки сжиженных газов, поддержания низкой температуры различных сверхпроводящих и электротехнических устройств, передатчиков и приёмников излучения, образцов лабораторных исследований, медицинских и биологических объектов при их длительном хранении и др.

Стеклянный гелиевый криостат:

1 – охлаждаемый предмет; 2 – сосуд Дьюара с гелием; 3 – сосуд Дьюара с азотом