Brevet FR2505036A1 — publié le 19821105

Dispositif de réfrigération microminiature et son procédé de fabrication La présente invention concerne, d'une façon générale, la réfrigération et elle a trait, plus particulièrement, à des réfrigérateurs microminiatures et à leur procédé de fabrication. Certaines matières, appelées supraconducteurs, ont le pouvoir de laisser passer le courant électrique sans résistance. Du fait que la supraconductivité n'est observée qu'è des tempé- ratures voisines du zéro absolu, un des principaux obstacles à l'utilisation,grande échelle des dispositifs supraconduc- teurs est le besoin d'une réfrigération fiable et continue. Les dispositifs supraconducteurs, tels que lesmagnétomètr% les voltmètres, les ampèremètres, les dispositifs d'étalonnage de tension, les comparateurs de courant, etc, ultrasensibles exigent un environnement cryogénique pour fonctionnere On ob- tient traditionnellement cet environnement par un bain d'hélium liquide L'hélium est liquéfié en un autre endroit et trans- porté jusqu'au vase Dewar et transféré dans ce vase Le tra- vail et la complication d'une telle opération a limité sérieu- sement l'utilisation de ces dispositifs La plupart des dispo- sitifs supraconducteurs mentionnés ci-dessus ne dissipent que quelques microvatts pendant leur fonctionnement tandis que les systèmes cryogéniques disponibles ont une capacité de réfrigé- ration de plusieurs watts, de sorte qu'il existe une mauvaise adaptation entre ces dispositifs et ces systèmes en ce qui concerne la réfrigération. De plus, de nombreux dispositifs tels que les platines de microscopes optiques, les porte-échantillons pour diffrac- tion aux rayons X, les dispositifs pour la cryochirurgie du cerveau, pour des mesures ECG (électrocardiogramme), MCG (magné- tocardiogramme) et EKG (électrocardiogramme), ainsi que les amplificateurs à faible bruit exigent des températures de fonc- tionnement inférieures à la température ambiante ou sont avantagés par ces températures. En outre, il existe de nombreux dispositifs à puissance et à vitesse élevées, tels que les transmetteurs et les puces VLSI (intégration à très grande échelle) dont les dimensions sont faibles, de l'ordre du centimètre carré, et qui dissipent de grandes quantités de chaleur, de l'ordre de 10 à 50 watts. Les dispositifs de refroidissement classiques, tels que les ventilateurs pour un refroidissement par convection, ne peuvent pas dissiper cette quantité de-chaleur sans augmenter considé- rablement la température au-dessus de la température ambiante. On a mis au point des réfrigérateurs miniatures à cycle fermé, tels que ceux basés sur le cycle Gifford-McMahon, Vuilleumier, Stirling, etc Ces réfrigérateurs, dont les capacités sont de l'ordre de 0,5-10 watts, sont commodes et compacts mais, en raison de leurs parties mobiles, ils intro- duisent une grande quantité de vibrations et de bruit magnéti- que qui interfèrent avec le fonctionnement des dispositifs. On a mis au point des systèmes de réfrigération miniatures Joule-Thomson qui ont une capacité de refroidissement comprise, de façon typique, entre 0,5 et 10 watts Les configurations de conception de ces systèmes compacts sont généralement des tubes qui comportent des ailettes hélicoldales et qui sont enroulés autour d'un mandrin, le gaz haute pression s'écoulant à liin- térieur des tubes et le gaz basse pression s'écoulant k l'ex- térieur des tubes On fabrique de tels échangeurs de chaleur qui comportent une ailette hélicoïdale et qui sont enroulés autour d'un mandrin en ayant recours k un soudage ou brasage laborieux des composants individuels En raison de leur carac- tère compliqué, on ne pouvait trouver jusqu'à maintenant dans la pratique de réfrigérateurs microminiatures ayant des capa- cités de l'ordre du milliwatt, Ce qui est nécessaire pour de nombreux dispositifs est un réfrigérateur microminiature d'une taille d'environ 12, 7 mm à 101,6 mm avec une capacité de refroidissement de l'ordre du millivatt Ce dont on a également besoin, ce sont des procédés de fabrication de réfrigérateurs microminiatures qui évitent les techniques classiques laborieuses de soudage ou brasage et permettent la formation de conduits de gaz très petits pour faire fonctionner les échangeurs de chaleur en régime d'écoulement laminaire tout en présentant cependant un échange efficace de chaleur L'absence résultante de turbulence dans le courant de gaz élimine les vibrations et le bruit, deux points importants pour les applications des dispositifs supraconduc- teurs La très petite taille permet l'incorporation d'un ensemble complet"système cryogénique détecteur supraconducteur" en tant que composant hybride dans un circuit électronique La capacité de réfrigération de tels dispositifs microminiatures permet l'adaptation du système de réfrigération à la charge. On a également besoin de réfrigérateurs microminiatures de même dimensions générales que celles mentionnées ci-dessus et susceptibles de dissiper les grandes quantités de chaleur, de à 50 watts, engendréespar certains dispositifs de petites dimensions tout en maintenant des températures de fonctionnement ambiantes ou inférieures à la température ambiante Il faudrait que de tels réfrigérateurs puissent être fabriqués facilement et aient des configurations qui soient compatibles avec les emballages ou bottiers électroniques ordinaires. Comme expliqué de façon plus détaillée ci-après, le réfrigérateur microminiature de la présente invention comprend, sous une forme et à une échelle uniques, une pluralité d'éléments en forme de plaques,accolés de façon étanche et formant entre eux une chambre de refroidissement, des passages capillaires d'échange de chaleur et des passages de fluide pour acheminer un gaz entrant sous pression élevée successivement à travers l'échangeur de chaleur, la section capillaire et jusque dans la chambre de refroidissement Des passages de retour ou de sortie acheminent le fluide de la chambre de refroidissement à travers l'échangeur de chaleur à contre-courant avec le gaz entrant puis vers l'extérieur du dispositif. Un tel réfrigérateur mierominiature demande de réduire un réfrigérateur classique suivant un facteur d'environ mille. Les paramètres de conception pour un réfrigérateur microminia- ture présentant le même rendement qu'un réfrigérateur classique utilisant un écoulement turbulent sont décrits dans l'article "Scaling of Miniature Cryocoolers to blicrominiature Size", de V A Little, paru dans la publication spéciale d'Avril 1978, qui est cité ici à titre de référence. En résumé, le diamètre d de la tubulure de l'échangeur de chaleur, la longueur 1 de cet échangeur et le temps de refroidissement t dépendent de la capacité qui est proportion- nelle à l'écoulement massique m de la façon suivante: 0,5 0,6 0,6 Un réfrigérateur microminiature à écoulement turbulent ayant une capacité de quelques millivatts devrait avoir un diamètre d de 25 pm et une longueur 1 de quelques centimètres. Au fur et k mesure que le dispositif devient plus petit, l'écoulement massique devient finalement trop faible pour permettre un écoulement turbulent du fluide Un fonctionnement avec écoulement laminaire devient alors possible sans perte de rendement de réfrigération et donne de meilleures performances. La base théorique sur laquelle repose la conception de réfrigérateur microminiature utilisant des échangeurs de chaleur a écoulement laminaire a été discuté dans l'exposé "Design Considerations for Microminiature Refrigerators Using Laminar Flou Heat Exchangers', par W A Little à la Conférence sur la réfrigération pour les détecteurs cryogéniques et les systèmes électroniques, Boulder, Colorado, E U Ao, les b et 7 octobre 1980, exposé qui est cité ici à titre de référence. Pour des échangeurs de chaleur microminiatures fonc- tionnant dans la région d'écoulement laminaire avec le même régime de pression et présentant le même rendement, la longueur de l'échangeur ( 1) doit être proportionnelle au carré du dia- mètre (d) de la tubulure de l'échangeur Par exemple, un échan- geur Joule-Thomson fonctionnant avec N 2 sous 120 bars, avec un passage capillaire formé par un canal ou rainure de 5 cm de longueur, 110 pu de largeur et 6 pm de profondeur doit assurer un refroidissement dtenviron 25 millivatts On peut obtenir des capacités de réfrigération différentes en modifiant la largeur du canal sans changer de rendement On peut donc obtenir un fonctionnement dans des conditions aérodynamiques exempts de vibrations et de bruit de turbulence,ce qui est un avantage, particulièrement pour les dispositifs supraconducteurs qui exigent un environnement présentant un très faible bruit. Dans un réfrigérateur Joule-Thomson de ce type, il est normalement commode d'utiliser un canal ou rainure capillaire pour freiner le gaz comprimé; toutefois, on sait communément que l'on peut utiliser également avec autant de succès une structure poreuse telle qu'un métal poreux, une céramique frittée, etc pour freiner le gaz. Afin d'augmenter le rendement du réfrigérateur pour certaines applications, un mode do réalisation de l'invention comporte deux sections capillaires disposées en séries ou en parallèle et des passages pour acheminer une partie notable du gaz directement jusqu'au passage de sortie de l'échangeur de chaleur après son passage à travers une seule des sections capillaires. Dans le but de construire des réfrigérateurs micro- miniatures, de nouvelles techniques de fabrication sont néces- saires pour réaliser des échangeurs de chaleur et des buses de dilatation qui soient de 100 à 1000 fois plus petits que ceux des réfrigérateurs classiques Les techniques de fabrication classiques ne conviennent pas pour une microminiaturisation, car il faut former de façon précise des canaux ou rainures de l'ordre de 5 à 500 nm et il faut que le dispositif soit rendu étanche de manière k supporter des pressions élevées de l'ordre de 10,5 210 kg/cm 2 pour que l'on obtienne un bon rendement de réfrigération* C'est pourquoi, l'objet principal de la présente invention est de réaliser un nouveau réfrigérateur micro- miniature, particulièrement pour un refroidissement cryo- génique, et un nouveau mode d'assemblage. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau réfrigérateur microminiature ayant une capacité de refroidissement de l'ordre de plusieurs millivatt% jusqu'à 50 watts ou plus. Un autre objet de la présente invention est un nouveau réfrigérateur micreminiature multicouches. Un autre objet de la présente invention est un réfrigérateur microminiature cryogénique à un seul étage. Un autre objet de la présente invention est un nouveau réfrigérateur microminiature cryogénique à étages multiples. Un autre objet de la présente invention est un nouveau procédé de fabrication d'un réfrigérateur microminiature. Un autre objet encore de la présente-invention est un nouveau procédé de fabrication de réfrigérateurs microminiatures utilisant des techniques d'attaque chimique et de photo- lithographie. Un autre objet encore de la présente invention est un nouveau procédé de fabrication d'un réfrigérateur microminiature utilisant une technique de sablage avec de fines particules. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau réfrigérateur de petite taille comprenant deux ou plus de deux plaques en une matière à faible conductibilité thermique, telle que du verre collé de Laçon étanche à la presion et contenant au moins une ou plusieurs interfaces de plaques, une alimentation de gaz d'une dimension de l'ordre du micron et des passages de retour jusqu'à une chambre qui est adaptée pour refroidir de façon continue un supraconducteur ou un dispositif analogue Conformément à cet objet, les pressions d'entrée du gaz peuvent Otre de l'ordre de 10,5 210 kg/cm 2 et les passages peuvent avoir une largeur de l'ordre de 5-500 pm et une profondeur de 5-60,um. Conformément à l'objet susvisé, on peut former les passages et la chambre de refroidissement en évidant des zones dans la surface de la plaque ou en formant des parois surélevées de rainures ou canaux à l'endroit de l'interface ou des inter- faces des plaques. Un autre objet encore de la présente invention est un nouveau procédé de fabrication d'un réfrigérateur microminiature par formation de parois surélevées de rainures ou canaux. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouvel ensemble de réfrigération comportant deux ou plus de deux réfrigérateurs multicouches pour un refroidissement en cascade de manière à atteindre des températures basses cryo- géniques. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouveau réfrigérateur microminiature composé de trois ou plus de trois plaques similaires de verre ou de matière équivalente assemblées sous forme d'une pile et comportant des passages d'entrée haute pression et de sortie basse pression destinés à l'écoulement d'un fluide et d'une taille de l'ordre du micro- mètre, ces passages étant raccordés à une chambre de refroidis- sement et étantdisposés par couches séparées aux interfaces entre les plaques adjacentes. En outre, en ce qui concerne cet objet, on envisage, dans un stratifié composé par trois plaques, de former en séries dans une surface de plaque collée à une plaque intermédiaire une entrée haute pression, une section d'échange de chaleur et une section de passage de dilatation capillaire, une surface de ladite plaque intermédiaire formant un des côtés des passages et un moyen de retour basse pression formé par un évidement étant constitué dans la surface de l'autre plaque qui est collée à ladite plaque intermédiaire. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouvel ensemble de réfrigération comportant un montage spécial et un support définissant un passage pour le gaz à une de ses extrémités, par exemple pour monter le réfrigérateur de manière qu'il s'étende en porte-à-faux à l'intérieur d'une enceinte évacuée. La présente invention permet donc de réaliser un réfrigérateur microminiature et un procédé pour le fabriquer. Il convient de remarquer que l'on peut augmenter l'échelle du réfrigérateur microminiature,tant en ce qui concerne ses dimen- sions que sa capacité,pour certaines applications Le réfrigéra- teur est nouveau, quelles que soient ses dimensions; toutefois, c'est la miniaturisation du réfrigérateur qui est difficile et c'est pourquoi celle-ci est décrite de façon détaillée dans le présent exposé Le réfrigérateur microminiature à écoulement turbulent ou laminaire comprend une ou plusieurs plaques sur certaines desquelles sont formés des canaux ou rainures destinés au gaz, d'une taille de l'ordre du micromètre et complétés par une ou plusieurs plaques collées résistant aux pressions élevées. Ce réfrigérateur microminiature peut être utilisé pour une réfrigération cryogénique, mais n'est pas limité k cette utilisation. D'autres objets de la présente invention apparaîtront dans la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée montrant un réfrigé- rateur microminiature selon un des modes de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue d'ensemble en plan montrant une partie du réfrigérateur microminiature présentant une configuration de passages de fluide suivant un autre mode de réalisation; la figure 3 est une vue d'ensemble en perspective montrant une partie de réfrigérateur microminiature selon une autre variante; la figure 4 est une vue en plan montrant un mode de réalisation de module élémentaire multiple d'un réfrigérateur microminiature m la figure 5 est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation d'un réfrigérateur microminiature; la figure 6 est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation d'un réfrigérateur microminiature à module élémentaires multiples; les figures 7 A-7 E sont des vues en coupe montrant des phases d'un procédé de fabrication d'un réfrigérateur micro- miniature; les figures 8 A-8 D sont des vues en coupe montrant des phases d'un autre procédé de fabrication d'un réfrigérateur microminiature; les figures 9 A-9 C sont des vues en coupe montrant des phases d'un procédé de fabrication d'un réfrigérateur mioro- miniature comportant des parois surélevées de formation de rainures ou canaux; les figures 1 OA-1 OD sont des vues en coupe montrant des phases d'un autre procédé de fabrication d'un réfrigérateur mierominiature; la figure 11 est une vue en coupe montrant la fabri- cation d'un mode de réalisation k module élémentaire multiple g la figure 12 est une vue en plan montrant une utili- sation et un environnement du réfrigérateur de l'invention; la figure 13 est une vue schématique montrant le circuit d'acheminement de fluide dans le réfrigérateur de l'invention; la figure 14 est une coupe illustrative montrant la nature stratifiée du réfrigérateur et les trajets d'écoulement de fluide multicouches dont des détails sont représentés dans les figures subséquentes; la figure 15 est une vue en plan partiellement arra- chée montrant un support de réfrigérateur; la figure 16 est une coupe suivant 16-16 de la figure ; les figures 17, 18 et 19 sont des vues en plan de dessus des trois éléments (supérieur, médian et inférieur) qui constituent le stratifié ou structure en sandwich du réfrigé- rateur de l'invention selon un mode de réalisation préféré illustrant particulièrement les divers passages d'écoulement de fluide et les diverses chambres; les figures 20 et 21 sont des coupes suivant 20-20 et 21-21 de la figure 17; la figure 22 est une coupe suivant 22-22 de la figure 18; les figures 23 et 24 sont des coupes suivant 23-23 et 24-24 de la figure 19; la figure 25 est une vue éclatée montrant un mode de réalisation dans lequel les passages d'écoulement sont placés de façon différente - la figure 26 est une vue éclatée montrant un mode de réalisation dans lequel deux trajets d'écoulement basse pression sont formés j la figure 27 est une vue partielle montrant un bloc ou garniture de conductibilité thermique accrue sur l'extrémité froide du réfrigérateur j la figure 28 est une vue éclatée montrant un réfrigé- rateur multicouches selon un autre mode de réalisation j la figure 29 est une vue en plan montrant la plaque de la figure 28 dans laquelle sont formés les moyens constituant les passages basse pression pour le gaz; la figure 30 est une Tue en plan de la plaque de la figure 28 dans laquelle ont été réalisés des moyens formant des passages haute pression j la figure 31 est une vue illustrative montrant la nature stratifie de deux réfrigérateurs multicouches combinés de manière à ne former qu'un seul dispositif ou unité pour assurer un refroidissement en cascade; la figure 32 est une coupe suivant 32-32 de la figure 31; la figure 33 est une vue éclatée d'un autre mode de il réalisation de l'invention; et la figure 34 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de l'invention. En se référant maintenant aux dessins, on voit que la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un des modes de réalisation d'un réfrigérateur microminiature réalisé selon la présente invention et comprenant un corps 12 en contact de sur- face étanche avec un substrat 10 Le corps 12 est en une matière cristalline (par exemple du silicium), une matière amorphe (par exemple du verre), ou une matière métallique (par exemple du cuivre ou de l'acier inoxydable); et le substrat 10 est en une matière telle que du "Pyrex", du verre sodique ou du"Kovar", ayant un coefficient de dilatation thermique qui est compatible avec le coefficient de dilatation thermique du corps 12 De préférence, le corps 12 et le substrat 10 sont de minces pl&- ques en verre de mime étendue. Le corps 12 et le substrat 10 doivent être suffisamment épais et/ou résistants du point de vue mécanique pour supporter la pression du gaz entrant, pression qui, de façon typique, est de l'ordre de 10,5-210 kg/cm 2 Par exemple, un corps en silicium peut avoir une épaisseur d'environ 300 Fm, un corps en verre peut avoir une épaisseur d'environ 254,um à 508,um, et un sub- strat en verre a une épaisseur d'environ 254 pm à 508 jum Des rainures ou canaux parallèles 14 et 16 en forme d'ondesrectan- gulairel, ayant la largeur de 5-300 pm et séparés par des cloi- sons 15 de 150-500,m sont formés ou creusés par attaque corrosive dans la surface du corps 12 qui est monté sur le substrat Les rainures 14 et 16 relient mutuellement un orifice de sortie 18 (le retour basse pression) et un orifice d'entrée 20 (d'admission haute pression) respectivement à un réservoir ou chambre de refroidissement 24 Les dimensions du réservoir 24 sont déterminées par la capacité de réserve voulue nécessaire pour des demandes fluctuantes Les rainures et le réservoir précités sont formés dans la surface inférieure du corps 12 qui est collé directement sur la surface supérieure plate 17, laquelle les ferme L'interface constitué par les surfaces 13 et 17 est un joint collé étanche à la pression. Les rainures 14 et 16 forment des conduits de refroi- dissement basse pression et haute pression respectifs qui s'étendent de façon juxtaposée sur une longueur initiale et constituent ainsi une section d'échange de chaleur représentée d'une façon générale en 22 Une section de filtrage 21 formée par des rainures fines est prévue entre l'admission et la sec- tion d'échange de chaleur Au-delà de la section 22 d'échange de chaleur, la rainure d'entrée 16 prend, de façon indépendante, une forme sinueuse et plus étroite à l'endroit 26 du substrat ,ce qui permet au fluide de diminuer de pression et de subir alors une détente A titre d'exemple, la section de rainure 22 a une largeur d'environ 250 Em et une profondeur de 50 pm tandis que la rainure 26 a une largeur d'environ 125 pm et une profondeur de 10 p L'extrémité du conduit de détente 26 est raccordée directement au réservoir 24 et la rainure de sortie 14 s'étend du réservoir 24 vers l'arrière à travers l'échangeur de chaleur jusqu'à l'orifice de sortie 18 Le réservoir 24 a, de préférence, une profondeur d'environ 20-50 pm. Sur l'autre surface ou surface inférieure du substrat est monté un dispositif d'interface 30 en un alliage métal- lique approprié tel que du "'ovaru, lequel est un alliage de fer, de nickel et de cobalt ayant un coefficient de dilatation à peu près le même que celui de la matière du substrat 10, ce dispositif d'interface 30 comportant des trous 32 et 34 qui le traversent et qui communiquent respectivement par l'intermé- diaire de perçages alignés pratiqués dans le substrat 10 avec les orifices 18 et 20 du corps 12 Au dispositif d'interface 30 sont collés deux tubes miniatures 36 et 38 par lesquels un fluide parvient au réfrigérateur et revient de ce dernier Les tubes 36 et 38 peuvent être constitués par de l'acier inoxydable tel que celui utilisé dans les aiguilles hypodermiques ou bien des tubulures en Téflon Le dispositif d'interface 30 est fixé de façon étanche à la pression au substrat 10 par un agent étanche approprié tel que de l'époxy. Sur la surface supérieure du corps 12 en contact direct avec la paroi du réservoir 24 est monté de façon appropriée un dispositif 40 destiné à être refroidi* Le dispositif 40 peut être constitué par un nombre quelconque de dispositifs fonc- tionnant à une température basse (par exemple des magnéto- mètres, des gradiomètres, des bolomètres et autres dispositifs analogues ultrasensibles qui sont basés sur l'effet Josephson ou encore d'autres dispositifs qui sont bien connus dans la technique) ou par des dispositifs destinés à fonctionner à des températures plus élevées (par exemple des détecteurs d'infra- rouges, des lasers à semiconducteurs ou des échantillons dont les propriétés physiques doivent être déterminées) L'ensemble complet peut être placé dans un vase Dewar ou dans une cuve sous vide de manière à réduire le transfert de la chaleur vers les parties constitutives. Le réfrigérateur microminiature illustré est un système de réfrigération à cycle ouvert du type Joule-Thomson dans lequel un tube 38 est raccordé par l'intermédiaire d'une valve de commande 39 à un récipient 37 de gaz réfrigérant sous haute pression, tel que de l'azote, de l'hydrogène ou de l'hélium. Le gaz sous haute pression entre sous une pression d'entrée d'environ 10 X 5-210 kg/cm 2 et a un débit d'environ -50 millilitres/seconde (STP) par l'orifice 20 et traverse l'échangeur de chaleur 22 o le gaz est refroidi par le gaz ultrafroid et sous pression plus faible sortant du dispositif par le canal 14 p l'orifice 18 et le tube 36 Le gaz sous haute pression sort de l'échangeur de chaleur 22 et traverse le dispositif capillaire 26 de dilatation ou détente o la chute de pression diminue la température du gaz qui entre dans le réservoir 24 sous la forme d'un fluide ultrafroid ou cryo- génique Le réservoir basse température 24 refroidit lui-même le dispositif 40 monté sur le réservoir 24 et la chaleur absorbée provoque la vaporisation du fluide qui s'écoule à travers le canal 14 jusqu'à l'orifice de sortie 180 Un exemple de réfrigérateur microminiature dont le corps 12 en verre a une épaisseur de 0,5 mm, une largeur de 12,7 mm et une longueur de 76,2 mm présente une capacité de réfrigération de 100 millivatts à 122 O K;les dimensions des rainures ou canaux sont de l'ordre de 100 um et le débit d'azote d'environ 30 millilitres/seconde (STP) sous une pres- sion d'entrée de 112 kg/cm 2 Le substrat 10 est une plaque de verre ayant les mêmes dimensions. Un autre exemple de réfrigérateur microminiature dont le corps est en silicium mesure 75 x 12 x 2 millimètres, comporte une section d'échange de chaleur de 30 centimètres de longueur et fonctionne de la température ambiante jusqu'tà o K en utilisant C 02. Un réfrigérateur microminiature peut avoir une longueur d'environ 12,7 mm b 101,6 mm, une largeur de 12,7 mm, une épaisseur de 1,02/1,5 mm, avec des dimensions typiques de rainures ou canaux compris entre 5 et 500 pun et des cloisons de 150-500 pm de large, peut présenter une capacité de refroi- dissement compris entre 1,0-50,000 milliwattas à des températures comprises entre 2 et 3000 K, et peut supporter des pressions d'entrée de 105-210 kg/cm 2 Toutefois, il convient de remarquer que le réfrigérateur microminiature tel que décrit pourrait avoir des dimensions supérieures ou inférieures tant en ce qui concerne sa taille que sa capacité pour certaines appli- cations. En plus du cycle ouvert décrit ci-dessus, on comprendra que le réfrigérateur pourrait être un système b cycle fermé utilisant uncompresseur pour recomprimer le gaz En outre, le procédé de fabrication décrit dans le présent exposé pourrait être utilisé pour construire des parties de réfrigérateur utilisant d'autres cycles comme par exemple le système Servel, le système Gifford-McMahon, le système à tube pulsé et le système Vuilleumier. Dans certains des dispositifs à écoulement laminaire, on peut modifier la conception des rainures ou canaux en leur donnant une forme rectiligne comme représenté sur la figure 2 et non pas une forme "sinueuse" La figure 2 montre la surface inférieure d'un tel corps Dans ce mode de réalisation, le gaz sous haute pression pénètre par l'orifice 42, s'écoule à tra- vers les rainures ou canaux parallèles 43 d'échange de chaleur jusqu'à la section 44 de canaux capillaires sinueux et, de là, jusqu'au réservoir ou chambre de refroidissement 45, à travers le retour basse pression 46 jusqu'à l'orifice de sortie 47 Un avantage de cette conception est que le retour basse pression 46 tel que représenté entoure complètement les conduits haute pression de sorte que toute fuite mineure de gaz à partir du conduit haute pression se trouve captée par le retour basse pression et ne s'échappe pas dans le vide environnant qui isole le réfrigérateur vis-à-vis de l'environnement Un incon- vénient éventuel de cette conception est le long trajet que la chaleur doit parcourir à travers le verre à l'endroit de la section d'échange de chaleur entre les conduits entrants 43 et le canal sortant 46 On peut éviter cette difficulté en combi- nant le corps en verre avec un substrat 48 en verre représenté sur la figure 3, lequel comporte des bandes ou fils métalliques 49 imprimés ou collés Ces bandes ou fils métalliques peuvent être collés à la surface du substrat en verre qui forme l'in- terface avec le corps 41 Les pièces conductrices transversa- les 49 constituent un trajet fortement conducteur de la chaleur latéralement en travers du réfrigérateur tout en maintenant la conductibilité thermique dans le sens de la longueur du réfri- gérateur à une valeur basse déterminée par le verre. Le dispositif cryogénique microminiature et le réfri- gérateur selon la présente invention se prêtent de même à de multiples configurations d'ensemble Par exemple, une pluralité de réfrigérateurs, utilisant chacun un réfrigérant différent, assurent un refroidissement en cascade d'un gaz par un autre gaz et, de ce fait, assurent une réfrigération à des tempéra- tures extrêmement basses Des orifices supplémentaires peuvent être inclus au dispositif, des canaux reliant mutuellement ces orifices supplémentaires ainsi que des réservoirs supplémen- taires pour un refroidissement plus poussé d'un dispositif cryogénique La figure 4 montre en perspective un module 51 d'un corps de dispositif multiple en verre que comporte un réfrigérateur mierominiature selon ce mode de réalisation de la présente invention. Deux réservoirs ou chambres de réfrigérant 52 et 53 sont prévus La chambre 52 comporte un conduit d'entrée 54 s'étendant depuis l'orifice d'entrée 55 à travers une section sinueuse 56 d'échange de chaleur et une fine section capillaire 57 jusqu'à la chambre, et un conduit de sortie 58 comportant une section sinueuse 59 d'échange de chaleur de m 4 me étendue que la section 56 aboutissant à l'orifice de sortie 60 La chambre 53 comporte un conduit d'entrée 61 s'étendant depuis un orifice d'entrée 62 à travers une section sinueuse 63 d'échange de chaleur et une section capillaire 64 jusqu'à la chambre, et un conduit de sortie 65 comportant une section sinueuse 66 d'échange de chaleur de même étendue que la section 63 aboutissant à l'orifice de sortie 67 Une source d'azote sous haute pression est raccordée à l'orifice 55, et une source d'hydrogène sous haute pression est raccordée à l'orifice b 2. Les deux circuits ont donc une interaction partielle grâce à laquelle le fluide arrivant dans la chambre 53 se trouve refroidi préalablement de façon plus poussée avant de subir une détente Un des circuits utilise la détente Joule-Thomson de l'azote pour refroidir l'hydrogène jusqu'à 770 K à l'endroit de la chambre 52 L'autre circuit utilise la détente Joule- Thomson de l'hydrogène refroidi préalablement pour atteindre 210 K à l'endroit de la chambre 53 Le réfrigérateur complet tel que représenté comprend deux échangeurs de chaleur, deux sections de détente, deux réservoirs de liquide froid, et les orifices d'entrée et de sortie La taille du dispositif est d'environ 51 mm à 127 mm D'une façon similaire, un système à trois étages utilisant de l'azote, de l'hydrogène et de l'hé- lium fournirait un refroidissement se situant à 4,51 K, La figure 5 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation montrant un réfrigérateur microminiature multi- couches dans lequel les agencement 73 et 74 de canaux ou rainures entrante et sortantssont formés sur l'un et/ou l'autre c 6 té d'un corps 75 en verre sur l'un et/ou l'autre c 8 té duquel sont collés deux substrats ou plaques de recouvrement 76 et 77 en verre Le fluide sous haute pression s'écoule le long des canaux 73 et revient par les canaux 74 Les canaux 73 et 74 peuvent être formés par attaque à l'acide ou réalisés de toute autre manière dans les surfaces du corps 75 comme représenté en traits pleins ou bien formés par attaque à l'acide ou réali- sés de toute autre manière dans les surfaces de l'une et/ou l'autre plaque de recouvrement 76 et 77 en verre qui sont col- lées au corps comme représenté en 73 ' et 74 ' en traits inter- rompus Les canaux 73 et 74 peuvent aussi être formés à l'aide de parois surélevées sur le corps 75 ou sur les substrats 76 et 77 Les agencements 73 et 74 de canaux ou rainures consti- tuent, dans chaque cas, des sections d'entrée, des sections d'échange de chaleur, des sections capillaires et des chambres de refroidissement qui peuvent être disposées et associées comme sur les figures 1-4 La différence entre la figure 5 et la figure 1 réside dans le fait que, dans la figure 1, les canaux entrants et sortants peuvent être décrits comme étant formés dans une seule couche, c'est-à-dire qu'ils sont réalisés dans la mime surface ou surface plane contiguë, tandis que dans la figure 5 ils sont formés dans une surface non- c ontiguë Il est envisagé, dans la figure 1, que les canaux entrants et sortants puissent être formés dans les surfaces opposées 13 et 17. La figure 6 est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation d'un réfrigérateur microminiature à module élémentaire multiple Les canaux ou rainures 80, 81, 82 et 83 sont formés dans des surfaces en regard de minces corps 84, 85, 86, 87 et 88 en verre par attaque à l'acide, par soufflage d'un jet de particules ou par formation de parois surélevées Par exemple, l'azote sous haute pression pénètre par le canal 80 et revient par le canal basse pression 81, tandis que l'hydre- gène sous haute pression pénètre par le canal 82 et est re- froidi préalablement par l'azote se trouvant dans le canal 81. L'hydrogène sous basse pression sort par le canal 83 Les entrées, les sections d'échange de chaleur, les conduits de détente et les réservoirs sont inclus dans les canaux respec- tifs comme dans les modes de réalisation antérieurs. Les figures 7 A-7 E illustrent un des procédé de fabri- cation du réfrigérateur dans lequel les canaux ou rainures sont formés dans des plaques en verre ou en silicium par atta- que à l'acide Les techniques que l'on va décrire sont, dans une certaine mesure, bien connues dans la fabrication des dis- positifs à semiconducteurs, comme par exemple les circuits intégrés, et peuvent comprendre les techniques classiques de masquage par photorésist et de corrosion Dans un des cas, en utilisant une plaque de silicium présentant une orientation critalline de surface sur le plan ( 1,0,0), on peut avoir re- cours k une corrosion anisotrope pour former des rainures à profil en Y dans la surface de la plaque de silicium Dans une variante, on peut obtenir des parois verticales en utilisant une plaque de silicium présentant une orientation de surface du plan ( 1,1,0) Sur la figure 7 , une partie d'une plaque 90 de silicium est représentée en coupe transversale et une couche 91 d'oxyde de silicium est prévue sur une des surfaces princi- pales de cette plaque La plaque 90 a une épaisseur de l'ordre de 300 um et la couche d'oxyde 91 a une épaisseur d'environ 9000 A On peut former la couche d'oxyde en chauffant la plaque de silicium dans une atmosphère d'oxygène humide On applique le photorésist 92 à la surface de la couche 91 de silicium et on l'expose sous un photomasque présentant la configuration voulue de canaux ou rainures On enlève le photorésist et on attaque par corrosion l'oxyde exposé en y laissant la configu- ration 93 représentée sur la figure 7 B L'oxyde de silicium agit alors comme un masque et on attaque par corrosion le silicium exposé en utilisant un agent corrosif anisotrope, comme par exemple l'éthylène diamine, grâce à quoi on obtient les rainures 94 à profil en verre présentées sur la figure 7 C. Après la formation des rainures à profil en Y, on élimine la couche restante 93 dioxyde de la plaque de silicium et on nettoie la plaque On colle alors une plaque 95 plate du point de vue optique, en Pyrex ou en verre équivalent, à la surface attaquée de la plaque 90 de silicium, comme représenté sur la figure 7 D On obtient l'adhérence du verre à la surface de silicium à l'aide de techniques de collage anodiquoeou assistées par un champ Ensuite, comme représenté sur la figure 7 E, on attaque par corrosion ou on taille de toute autre manière le verso de la plaque 90 de silicium pour réduire l'épaisseur de l'ensemble et, par conséquent, la conductance thermique de la * structure stratifiée de réfrigérateur. On perce ensuite ou forme par attaque corrosive dans le verso du substrat 95 en verre des conduits d'entrée et de sortie, puis on colle les tubulures de gaz au verso de la plaque au moyen d'une résine époxy En ayant recours à une définition photolitfrgraphique et à une corrosion par attaque chimique, on peut former en une seule phase le réfrigérateur complet compre- nant l'échangeur de chaleur, le conduit de détente et les agen- cements de rainures ou canaux formant réservoirs de liquide On peut avoir recours à une corrosion par attaque à l'aide d'un plasma, à une corrosion électrolytique utilisée en litographie, ou par faisceaux électroniques ou rayons X ainsi qu'une corrosion par attaque chimique On peut avoir recours au procédé précité faisant appel à une résine photorésist lorsque le corps et le substrat sont tous deux des plaques de verre, cela en utilisant des matières et des techniques classiques. Les figures 8 _ 8 D illustrent un autre procédé de forma- tion de rainures ou canaux évidés dans une matière dure, amorphe et isotrope telle que du verre ou une matière cristalline telle que le silicium Ce procédé permet un bon contrôle des dimensions, une meilleure résolution comparée à une corrosion par attaque chimique, évite les "affouillements" et permet la formation de parois verticales Ce procédé n'est pas limité à la fabrication du réfrigérateur microminiature Sur la figure 8 , une partie d'une plaque de verre 100 d'une épaisseur d'environ 508 pm est représentée en coupe transversale et une couche de "resist" 101 est déposée sur une des faces ou surface principale de cette plaque Le rôle de cette couche de résist" est de protéger la surface sous- jacente et de former un dessin pour le tracé des rainures* Ce "résist" peut être un "résist* photosensible ou non-photosensible mais doit être suffisamment élastique ou tenace pour pouvoir supporter un"sablage" de fines particules comme on va le décrire ci-après Le "résist N peut recouvrir la surface de la plaque complète 100 ou être imprimé à l'aide d'un écran sur la plaque 100 de manière à former-un dessin Si letlrésistw est un photorésist, on ltex- pose à travers un photomasque classique à une lumière ultra- violette afin de former un dessin Un nouveau photorésist qui répond aux exigences de pouvoir supporter un "sablage" de fines particules est constitué par: 7 grammes de gélatine (par exemple Knox) et 1 gramme de bichromate d'ammoniac dissous dans 50 cc d'eau chaude Le *résistu forme une couche épaisse spongieuse ayant une épaisseur égale à peu près à 2030 fois l'épaisseur des "résists" classiques Les parties non-exposées du "résist" peuvent Otre enlevées à l'eau chaude ou par utili- sation de l'enzyme protéase, qui digère les parties non- exposées et donne la structure présentée sur la figure 8 B Le "résist" 102 subsistant est tenace et résistant, capable de supporter l'action abrasive du "sablage" par fines particules tout en permettant l'élimination par abrasion des zones expo- sées de la surface de la plaque de verre Un dispositif d'abra- sion pneumatique miniature (par exemple le dispositif Àirbrasive Modèle K; S S White), qui entraîne un courant de fines parti- cules d'alumine sous une pression de 5,600 kg/cm 2 agit comme un dispositif de "sablage" par fines particules Le dispositif de "sablage" balaie à une allure constante transversalement la surface de la plaque supportant le "résist", surface qui est représentée sur la figure 8 B, et un jet d'une poudre abrasive ayant des dimensions de particules de 17 >um peut être utilisé pour enlever à peu près 2;um de matière chaque passe Des particules de poudre plus grosses (par exemple de 27 et de 50 Sm) creusent plus rapidement mais peuvent donner une définition plus faible Elles peuvent être utilisées pour fabriquer des dispositifs de plus grandes dimensions avec une précision adéquate. Les rainures 103 formées à l'aide de ce procédé de projection de particules et représentées sur la figure 8 C ont une profondeur ( 2-300 pm) réglée avec précision, des parois verticales et une définition de bords ayant une rugosité d'en- viron 5 An Après la formation des rainures creusées, on enlbve le photorésist restant et on nettoie la plaque 100 On peut donc formeren une seule phase le système complet de passageset de chambre de refroidissement du réfrigérateur Comme on peut le voir sur la figure 8 D, un substrat 104, tel qu'un couvercle en verre sodique, est collé sur la surface attaquée de la pla- que de verre 100 'à l'aide d'un adhésif ayant une épaisseur inférieure à 10 jm mais capable de supporter une pression de -210 kg/om 2 Ceci est le mime mode d'adhérence utilisé dans tous les modes de réalisation pour fixer deux ou plus de deux plaques de verre l'une k l'autre de manière à former un ensem- ble permanent étanche à la pression Une telle adhérence peut être obtenue avec une colle époxy ou durcissable par rayons ultraviolets (par exemple l'adhésif optique: Norland's Optical Adhesive) On peut réaliser un scellement d'une épais- seur de l'ordre du micromètre paaspiration,à lraide d'une action capillaired'un adhésif dilué dans l'espace compris entre la plaque 100 et le substrat 104 Le réfrigérateur est ensuite soumis à un éclairement par des radiations ultra- violettes intenses jusqu'à ce que l'adhésif polymérise et forme une liaison. Dans une variante, on peut faire fusionner la plaque de recouvrement ou le substrat avec la plaque creusée du corps, cela à l'aide d'une mince pellicule d'un verre de soudure im- primé à l'écran sur une seule ou sur les deux plaques, cela en ayant recours à des procédés classiques pour la fabrication des dispositifs d'affichage à cristaux liquides On forme par per- çage ou par attaque corrosive les conduits d'entrée et de sortie dans le verso du substrat 104 en verre et on colle ensuite les canalisations d'acheminement de gaz formées par des tubes en Téflon ou des tubes hypodermiques en acier inoxydable au verso de la plaque 104 de verre au moyen d'une résine époxy Si on utilise la technique de sablage par fines particules, on peut utiliser une matière isotrope amorphe et dure telle que le verre pour la plaque 100 formant le corps du réfrigérateur. L'utilisation de telles matières évite les problèmes associés à la conductibilité thermique élevée du silicium et on peut par conséquent obtenir des températures plus basses k l'extrémité de la chambre froide du réfrigérateur. Les figures 9 A-9 C illustrent un procédé de fabricatioa d'un réfrigérateur microminiature par formation de parois sur- élevées qui constituent des canaux ou rainures sur une surface contrairement à la formation par creusement des rainures ou canaux dans une surface, La plaque 110 peut être une matière cristalline, amorphe ou métallique, de préférence du verre, sur la surface plane 111 o doivent être formées les rainures. La matière 112, comme par exemple une poudre de fritte de verre, une résine époxy, un verre de soudure, une colle durcissable sous l'action des rayons ultraviolets, etc est imprimée h l'aide d'un écran sous la forme d'un dessin sur la surface 111, comme représenté sur la figure 9 B Lors de la cuisson, la poudre de fritte de verre fond et forme les parois des rainures De même, quand on vulcanise la résine époxy, quand on fait durcir le verre de soudure ou quand on expose la colle durcissable à une radiation ultraviolette, on forme les parois des rainures. En utilisant cette technique, on obtient avec précision des espacements de 5-300 >m La figure 9 C montre une plaque 113 formant un substrat en verre dont on obtient l'adhérence à l'aide de l'un quelconque des procédés de fixation mentionnés précédemment pour rendre étanche les conduits d'échangeurs de chaleur Comme précédemment, on perce ou forme par corro- sion les conduits d'entrée et de sortie dans le verso de la plaque 113, et on fixe ensuite les canalisations de gaz à ce verso de la plaque 113. Les figures 10 -1 OD montrent un procédé pour la fabrication du réfrigérateur tel que celui de la figure 5 dans lequel les rainures sont formées par corrosion sur un seul ou sur les deux cités plats d'une plaque de verre 120 sur laquelle on doit faire adhérer les deux plaques de verre 121 et 122 (figure 10 D) Particulièrement pour la conception avec écoule- ment laminaire, ce procédé simplifie la conception des dispo- sitifs à étages multiples. Pour fabriquer le dispositif, on imprime à l'écran sur la plaque 120 une mince couche continue d'une fritte de verre ou on revêt chaque côté de cette plaque avec un verre de soudure 123 (la même opération peut être faite sur un seul c 8 té), puis on fait fondre ces couches, comme dans la phase de procédé représentée sur la figure 10 Ensuite, ou bien on imprime un "résistn 124 sur les surfaces supérieure et infé- rieure ou bien on utilise un photorésist que l'on expose et que l'on soumet à un développement sur chaque c 8 té en 124 (figure l OB), de manière que chaque coté de la plaque 120 porte le dessin ou réseau voulu, cela grâce à l'utilisation d'un des procédés décrits ci-dessus La plaque 120 est alors soumise à une abrasion et le "résistn est enlevé, ce qui laisse la plaque 120 représentée sur la figure 1 OC On remarquera, à ce stade, que les réseaux 125 et 126 de rainures apparaissent respectivement dans des couches distinctes et que les surfaces de verre entre ces réseaux sont recouvertes par une fritte 123 ayant fondu sur ses surfaces. On fait ensuite adhérer les plaques de recouvrement 121 et 122 en verre aux surfaces supérieure et inférieure en ayant recours à un programme qui peut comprendre un premier chauffage de l'ensemble complet à une température de ramollis- sement du verre de soudure ou de la fritte de verre, ceci a également pour effet de rendre étanche l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie de manière à compléter le réfrigérateur (figure 1 OD) Des trous à travers la plaque à l'endroit de l'extrémité de la chambre froide ou de refroidissement raccordent le réservoir, lequel est raccordé par l'intermédiaire des passages capillaires ou canaux haute pression 125, aux canaux basse pression 126 Le gaz sous haute pression traverse les canaux 125 jusqu'à la chambre de refroidissement puis revient par les canaux 126 Les couches de canaux peuvent être formées dans l'une et/ou les deux plaques 121 et 122 au lieu d'être formées entièrement dans la plaque 120 constituant le corps. La figure 11 illustre un procédé de fabrication d'un réfrigérateur 130 à étages multiples empilés, tel que le réfri- gérateur de la figure 6 A l'aide de ce procédé, on peut réali- ser de façon commode des dispositifs à étages multiples dans lesquels des gaz différents passent dans des couches espacées à travers des passages formés dans une pile collée de plaques comme illustré sur la figure 11. Ce réfrigérateur comprend sous forme d'une pile cinq plaques de verre collées ayant, de préférence, les mimes dimensions Dans le présent cas, on forme dans les trois pla- ques intermédiaires 131, 132 et 133 des évidements de surface en ayant recours à l'un des procédés précités Par exemple, on forme dans la surface des plaques 131 et 132 des rainures 134 et 135, respectivement, à l'aide des procédés des figures 7 A-7 E, des figures àA-8 D ou des figures 9 -9 C, et on forme à la surface de la plaque 133 des rainures 136 et 137, respectivement, par exemple à l'aide du procédé des figures 10-10 D Dans chaque cas, on préfère le mode avec soufflage de particules, les extrémités ouvertes de chaque rainure étant espacées par des couches de fritte fondues sur la surface de verre. Dans le dispositif à deux étages illustré, l'azote sous haute pression peut entrer par le canal 134 et revenir par le canal basse pression 135, l'hydrogène sous haute pres- sion peut entrer par le canal 136 et est préchauffé par échange de chaleur avec l'azote présent dans le canal 135. L'hydrogène sous basse pression revient à l'orifice de sortie par l'intermédiaire des canaux 137 L'ensemble complet est assemblé à l'aide d'un verre de soudure comme décrit précé- demment Dans cet ensemble de réfrigération à deux étages, on peut utiliser des variantes de plaques comportant des parois surélevées formant des rainures au lieu des rainures obtenues par creusement On forme de façon appropriée les orifices de communication entre les diverses couches* Bien que dans les modes de réalisation décrits ci- dessus, le réfrigérateur comporte un corps cristallin ou amorphe, dans certains cas, ce réfrigérateur peut être formé par attaque corrosive avec traitement photographique d'une pellicule de cuivre déposée sur la surface d'une plaquette de circuit ou d'une mince feuille d'acier inoxydable Bien que le réfrigérateur décrit soit du type à cycle ouvert, comme indiqué ci-dessus, on peut fabriquer des réfrigérateurs à cycle fermé en utilisant les techniques selon la présente invention On comprendra que les rainures ou canaux peuvent aussi être formés comme décrit ci-dessus sur une tubulure capillaire, le tube étant en contact avec la surface intérieure de confinement d'un autre tube pour former un réfrigérateur cylindrique avec échan- geur de chaleur On peut effectuer le scellement de ce tube sur le tube intérieur en utilisant une matière de tubulure rétrac- table à chaud, comme par exemple l'alliaget I Betalloy*t(Raychem Corp) pour le tube extérieur. Les dimensions des rainures, les techniques pour l'adhérence ou collage des surfaces, la formation des rainures et autres caractéristiques du réfrigérateur peuvent 4 tre celles décrites ci-après à propos des modes de réalisation des figures 12-32, En se référant à la figure 12 qui illustre une installation type, on voit que le réfrigérateur 211 est monté à une des extrémités d'un support 212 à l'intérieur duquel il est fixé de manière telle que ce réfrigérateur et ce support constituent habituellement un ensemble monobloc référencé 213. Dans l'ensemble illustré, le réfrigérateur contient des passages d'écoulement qui sont raccordés par l'intermé- diaire du support à des moyens d'entrée et de sortie de fluide. La figure 12 montre l'ensemble monté dans un logement 214 formé par l'intérieur d'une enceinte typique 215 en forme de botte comportant un couvercle approprié 216 étanche à l'air. Dans l'enceinte, le support 212 est fixé de façon appropriée au fond du logement et le réfrigérateur s'étend en porte-k- faux à travers ce logement De préférence, le logement est soumis à une pression inférieure à la pression atmosphérique grâce au conduit 217 aboutissant à une source de vide 218. Le dispositif 219 devant Stre refroidi continuellement et qui peut Sire une petite puce de semiconducteur ou un dis- positif analogue est monté de façon appropriée à l'intérieur du logement 214, de préférence en contact avec la région la plus froide du réfrigérateur, comme indiqué en traits inter- rompus sur les dessins et tout c Ablage (non représenté) s'éten- dant à partir de cette puce ou de ce dispositif traverse des orifices étanches de l'enceinte Dans le mode de réalisation illustré, ce dispositif est de préférence monté en contact direct avec la surface en verre du réfrigérateur, laquelle sert de couvercle à la chambre 2249 En se référant à la figure 13, on voit que l'on y a représenté au moins schématiquement le trajet du fluide Le réfrigérateur 211 comporte un perçage 221 servant d'orifice d'entrée pour l'admission d'un gaz sous haute pression qui s'écoule à travers un passage comportant une section d'échange de chaleur référencée 222 et une section capillaire 223 d'un diamètre plus petit pour atteindre une chambre de refroidisse- ment 224 Le dispositif 219 devant être refroidi est placé aussi près que possible de la chambre 224, qui est la partie la plus froide du réfrigérateur, comme cela apparaîtra, et le fluide quittant la chambre 224 revient le long d'un passage 225 s'étendant de façon contiguë à la section de passage d'entrée 222 dans une disposition mutuelle d'échange de chaleur et aboutissant à un orifice de sortie 226 Ces passages ont une section de l'ordre du micron pour des réfrigérations sous très basse température avec une capacité de réfrigération de l'ordre du millivatt, comme cela apparattra. Dans l'invention, l'orifice d'entrée 221 et l'orifice de sortie 226 se raccordent à des perçages 227 et 228, respec- tivement, ménagés dans le support 212, et le support est monté de manière telle dans l'enceinte qu'il raccorde les perçages 227 et 228 au conduit 229 d'entrée de fluide et au conduit 231 de sortie de fluide qui font saillie de l'enceinte Lorsque le système est un réfrigérateur à cycle ouvert, le conduit 229 est raccordé à une source de gaz réfrigérant sous pression et le conduit 231 est raccordé à un échappement approprié Dans un système à cycle fermé, les conduits 229 et 231 sont raccordés par une boucle contenant un ensemble de pressurisation et de condenseur. Comme on peuit mieux le voir sur la figure 14, le réfrigérateur 211 comprend un sandwich à trois éléments cons- titué essentiellement par trois plaques de verre plat ou autres plaquesde même conductibilité thermique faible, 232, 233 et 234 collées,exactement similaires, qui ont approximativement la même longueur et la même largeur et une épaisseur de préférence de l'ordre de 508 um La plaque médiane peut être plus mince que les autres plaques pour accroître l'échange de chaleur entre les canaux d'entrée et de sortie Le réfrigérateur 211 peut avoir, hors tout, une largeur d'environ 12,7 mm, une lon- gueur de 57,2 mm et une épaisseur totale d'environ 1,5 mm. ceci représentant un mode de réalisation capable de fonctionner avec succès et dont les effets ont donné de bons résultats Un autre mode de réalisation capable de fonctionner avec succès a une largeur de 5,1 mm, une longueur de 25,4 mm et une épaisseur de 1 5 mm. Le réfrigérateur a une structure à couches de gaz multiples En d'autres termes, les passages 222 et 223 d'ali- mentation en fluide et la chambre 224 sont formées de manière à constituer une couche de passage d'écoulement de fluide à l'intérieur d'un sandwich sensiblement dans un plan tandis que le passage de retour est formé de manière à constituer une couche séparée de passage d'écoulement de fluide à l'intérieur du sandwich sensiblement dans un plan espacé Comme il appa- raitra, ces couches sont en communication d'écoulement de fluide par une ouverture ménagée dans la paroi de la chambre. Les figures 17-24 montrent un détail d'un autre mode de réalisation Les minces plaques plates 232, 233 et 234 en verre ont les mêmes dimensions La plaque intermédiaire 233 en verre est uniforme avec des surfaces lisses plates et opposées 235 et 236 (figure 22) La plaque supérieure 232 telle qu'il- lustrée est transparente Comme on peut le voir sur la figure 17, la plaque 232 comporte dans sa surface inférieure 237 des régions évidées, c'est-à-dire des wanures ou canaux, formant l'orifice d'entrée 221, la section 222 de passage d'échange de chaleur, la section 223 de passage capillaire et la chambre 224 raccordée en série et constituant un trajet d'écoulement continu pour le fluide depuis l'orifice d'entrée 221 jusqu'à la chambre 224 L'orifice 221 se présente sous la forme d'un puits à fond fermé. La plaque intermédiaire 233 ferme un des c 8 tés des passages de la plaque 232 et comporte à une de ses extrémités un trou traversant 238 aligné avec l'orifice 221 de la plaque 232 de l'ensemble La plaque 233 comporte à son autre extrémité un trou traversant 239 aligné avec la chambre 224 de l'ensemble. La plaque inférieure 234 comporte sur sa surface supérieure 240 un trajet de retour de fluide sous basse pression qui comprend un évidement superficiel 241 rectangulaire dans son ensemble et de grande étendue Une série de nervures espacées 242 et plusieurs rangées de saillies 243 sont prévues sur le fond de l'évidement de manière à être en contact de support avec la surface inférieure 236 de la plaque intermédiaire de l'ensemble tout en ne gênant pas sensiblement l'écoulement du fluide La plaque 234 comporte un trou traversant 243 qui est aligné avec des trous ou perçages 238 et 241 de l'ensemble de la figure 160 Un second trou 244 ménagé dans la plaque 234 débouche dans l'évidement 241 Le fluide sortant de la chambre 224 de l'ensemble traverse l'orifice 239 et pénètre dans l'évi- dement 241 puis sort par l'orifice 244. Lors de l'assemblage, on fait adhérer les plaques de verre 232, 233 et 234 sous forme d'une pile de façon étanche à la pression à leurs interfaces On place le stratifié dans le support 212 o une des extrémités est collée au support métal- lique à l'aide de couches adhésives 249 et 250, les trous 243 et 244 étant alignés avec les trous 227 et 228, respectivement. Ceci assure le support du réfrigérateur ainsi les raccordements d'entrée et de sortie étanches pour les passages d'écoulement du réfrigérateur. Les dimensions des passages sont choisies en vue des capacités de refroidissement. Les passages 222, 223, 225 ont une taille de l'ordre du micromètre Les passages 222 et 223 particulièrement ont une taille de l'ordre du micromètre, leurs dimensions étant de l'ordre de 5-500 pm Dans un réfrigérateur type, ces passages peuvent avoir une profondeur aussi faible que 5-10 um et une largeur aussi faible que 150-200 um Dans le passage 222, le gaz passe sous forme d'un écoulement laminaire, ce qui a pour effet de réduire les vibrations, le bruit et d'éliminer tout autre problème résultant d'un écoulement turbulent L'évidement 241 a, de façon caractéristique, une profondeur d'environ 20- 240 pim. Dans une variante du mode de réalisation ci-dessus, les moyens formant les passages d'entrée et de sortie peuvent être creusés ou formés de toute autre manière dans les surfaces opposées de la plaque intermédiaire 233, ou bien un de ces moyens peut être formé dans la plaque 233 tandis que l'autre est formé dans l'une des deux autres plaques. Pour faire fonctionner les modes de réalisation des figures 12-24, on introduit un gaz comprimé, comme par exemple de l'azote ou de l'ammoniac, à la température ambiante ( 15,60 C- 32,30 C) par le conduit 229 et l'orifice,221 Les pressions de ces gaz sont, dans cette région, 10,5-210 kg/cm 2. Le gaz s'écoule à travers la section 222 d'échange de chaleur des passages dont la taille est de l'ordre du micron puis à travers la section capillaire 223 dont la section droite est plus faible et o le gaz se détend et diminue de température puis pénètre dans la chambre de refroidissement 224 Le fluide dans la chambre 224 peut être un gaz, un liquide ou un mélange à l'état surrefroidi et, de toute façon, il constitue la partie la plus froide du réfrigérateur. Le fluide quittant la chambre 224 par l'orifice 239 s'écoule s O Us une pression réduite à travers le passage de retour 225 en état d'échange de chaleur avec le passage d'en- trée 222 puis atteint l'orifice de sortie 226 et le conduit 231 On remarquera que cet échange de chaleur a lieu de façon sensiblement directe à travers la faible épaisseur uni- forme de la plaque de verre intermédiaire 233 et qu'il s'effec- tue de façon efficace et précise, le gaz froid de sortie sous basse pression refroidissant préalablement le gaz entrant sous forte pression. Dans la présente invention, l'échange de chaleur entre les sections d'échange de chaleur des passages de gaz sous haute pression et des passages de retour sous basse pression a lieu à travers des parois ayant la dimension de l'épaisseur des plaques respectives, grâce à quoi un emplacement relatif précis est possible, l'échange de chaleur étant réglé par l'épaisseur de la plaque. Un des avantages principaux de l'obtention d'un retour basse pression avec écoulement laminaire dans une couche distincte est que le réfrigérateur peut fonctionner k une température plus faible que les réfrigérateurs conçus pour un écoulement turbulent dans le passage de retour Il en est ainsi en raison du fait que les canaux dans lesquels a lieu l'écoule- ment laminaire engendrent des contrepressions plus faibles et, par conséquent, des températures de fonctionnement inférieures. L'expérience a montré que l'on peut fabriquer les réfrigérateurs multicouches du type précité en utilisant un volume de matière plus faible dtun tiers que dans le cas d'un réfrigérateur à couche unique (une couche unique est le cas dans lequel les passages d'entrée et de retour sont formés dans une seule interface) ayant la même capacité de refroidissement et fonctionnant par conséquent de façon plus efficace. Les plaques 232, 233 et 234 sont de préférence en verre sodocalcique, en Pyrex ou en toute autre matière de même conductibilité thermique faible Ces plaques doivent être pla- tes, avoir une faible conductibilité thermique et être suscep- tibles d'usinage pour la formation des passages et des chambres creusées dans la surface comme décrit ci-dessus -Ceci est parti- culièrement souhaitable quand un refroidissement jusqu'à -500 C ou en dessous de cette température est nécessaire Toute- fois, quand la température requise n'est pas aussi faible, il est préférable d'utiliser une plaque supérieure en une matière de bonne conductibilité mais ayant à peu près le même coeffi- cient de dilatation thermique que l'oxyde de béryllium, le sili- cium ou un oxyde d'aluminium cristallin pour obtenir ainsi un échange de chaleur efficace. Dans certains modes de réalisation, le système de passagesd'entrée haute pression et le système de passagesbasse pression peuvent être formés par attaque corrosive ou creusés de toute autre manière dans les c 8 tés opposés de la plaque intermédiaire, tandis que les deux autres plaques de la pile sont surfacées de manière à être planes pour fermer les c 8 tés des évidements On envisage aussi dans le cadre de la présente invention de former une couche (passages haute et basse pres- sions) dans la plaque intermédiaire et l'autre couche dans l'une des plaques supérieure ou inférieure. La figure 25 décrit un mode de réalisation dans lequel trois plaques similaires 251, 252 et 253 d'une épaisseur d'environ 508 pm fournissent les passages d'une taille de l'ordre du micromètre Les plaques sont collées sous forme d'une pile dans la pratique, mais on les a représentées ici par une vue éclatée pour mieux montrer en détail les éléments constitutifs du réfrigérateur. Le gaz sous haute pression est introduit par l'orifice d'entrée 254 de la plaque 251 qui est une plaque plate en verre comportant des surfaces planes, et il continue b travers le trou 255 de la plaque 252 jusqu'à un alvéole ou puits 256 à fond fermé dans la surface supérieure de la plaque inférieure 253 qui peut être identique à la plaque 232 des figures 12-24. Le circuit haute pression se prolonge dans la plaque 253 sous la forme d'une section 257 d'échange de chaleur et d'une sec- tion capillaire 258 de détente débouchant dans l'évidement 259 formant chambre de refroidissement. La plaque intermédiaire 252, qui peut être identique à la plaque 234 des figures 12-24, est plate et plane sur sa surface inférieure de manière à compléter les passages de la plaque 253, et sa surface supérieure est évidée en 261 pour former le retour basse pression Un trou traversant 262 ménagé dans le fond de l'évidement 251 raccorde l'évidement basse pression 261 à un circuit extérieur. La figure 26 montre un mode de réalisation similaire à la figure 25 mais comportant deux retours basse pression. Quatre plaques de dimensions similaires sont collées ici sous forme d'une pile et sont représentées sous une forme éclatée sur la figure 26 pour des raisons de clarté Les plaques 251, 252 et 253 sont comme dans la figure 25, et une quatrième plaque 264 est ajoutée pour former un second retour basse pression La plaque 264 peut être une copie de la plaque 252 avec l'évidement de retour basse pression formée dans sa sur- face supérieure Toutefois, un trou traversant 265 dans la plaque 253 au fond de la chambre 259 raccorde la chambre aux évidements basse pression 266 formés dans la surface supérieure de la plaque 264 De plus, aucun trou correspondant au trou 262 n'est formé dans l'évidement 266, mais le gaz sous basse pression provenant de l'évidement 266 s'écoule à travers un trou traversant 267 formé dans la plaque 253 et à travers un trou traversant 268 formé dans la plaque 252 pour rejoindre le gaz s'échappant de l'évidement 261 en passant par l'orifice de sortie 263. Dans ce mode de réalisation il existe donc deux tra- jets d'échange de chaleur assurant un refroidissement préalable plus rapide et plus poussé du gaz entrant sous haute pression. Dans le mode de réalisation de la figure 27, l'extré- mité froide du réfrigérateur 211 est modifiéedans la mesure o la chambre de refroidissement, au lieu d'être un évidement comme en 224 sur la figure 14, est une ouverture traversante 270 ménagée dans la plaque- couvercle 251 en verre et, sur cette ouverture, est collé de façon étanche à la pression un mince bloc plat 271 en une matière qui présente une conductibfité thermique très élevée Le dispositif 219 qui doit être refroidi est monté directement sur le bloc 271 * Le fluide, à sa tempé- rature la plus basse, est donc en contact avec la surface de dessous du bloc 217. Les matières préférées pour le bloc 271 sont le silicium, le béryllium et le saphir Toutes ces matières ont des conductibilités thermiques élevées qui augmentent considé- rablement aux températures très basses et peuvent être associées à unematière enplaque appropriée présentant à peu près le même coefficient de dilatation thermique La matière préférée est l'oxyde de béryllium Cette matière combine une dureté élevée avec un coefficient de dilatation thermique proche de la matière enplaque préférée, c'est-à-dire le verre. Les figures 28-30 illustrent une autre forme de réalisation d'un réfrigérateur multicouches fonctionnant sur le même principe. Comme on peut le voir sur la figure 28, le stratifié formant le réfrigérateur comprend trois minces plaques planes similaires 280, 281 et 282 en une matière qui peut être attaquée, c'est-à-dire creusée, par corrosions De préférence, les plaques 280 et 281 sont des plaques en verre et la plaque 282 peut être en verre pour de nombreuses applications mais pour des applications autres que celles-ci elle peut être en une matière vitreuse présentant une conductibilité thermique plus élevée, comme par exemple l'oxyde d'aluminium cristallin (saphir), le béryllium ou le silicium. Sur la surface supérieure 283 de la plaque 280, on forme par corrosion ou de façon équivalente un passage d'entrée de gaz sous haute pression, consistant ici essentiellement en un évidement 284 de dimension capillaire de l'ordre du micro- mètre qui s'étend à partir de l'orifice d'entrée 285 sous forme d'un labyrinthe jusqu'à une chambre de refroidissement centrale 286 formée par un évidement. La plaque 281 comporte une surface inférieure continue plane 287 collée de façon étanche vis-à-vis de la pression sur la plaque 280 pour compléter la chambre et le passage d'entrée et, dans la surface supérieure 288 de cette plaque, est formé un grand évidement 289 de retour de gaz sous basse pression, qui est raccordé à la chambre 286 par un orifice 290 Une série de nervures radiales surélevées 291 présentes dans l'évidement 289 portent,de façon à la supporter, contre la p Ilaque 280 pour augmenter la résistance mécanique de l'ensemble. Le gaz sortant à une pression réduite s'écoule dans l'évidement 289 jusqu'à un orifice de sortie 292 qui se pro- longe k travers une des plaques 280 ou 282 jusqu'à un dispo- sitif extérieur comme dans le mode de réalisation antérieur. Comme indiqué sur la figure 28, la plaque 282 est collée de façon étanche vis-à-vis de la pression sur la plaque 281 de manière à compléter le passage de retour 289 d'une profondeur de l'ordre du micromètre. Sur la surface supérieure 293 de la plaque 282 est fixée directement la puce 294 de semiconducteur à refroidir, et un circuit imprimé ou un circuit analogue 295 associé à cette puce s'étend sur la plaque 282 jusqu'à des connexions électriques extérieures appropriées La puce se trouve donc exposée au fluide refroidi sensiblement à l'endroit de la région la plus froide du réfrigérateur Ce mode de fixation du dispositif à refroidir peut être utilisé dans tous les modes de réalisation décrits dans le présent exposé. Dans la description qui précède, le passage capil- laire est en relation d'échange de chaleur avec le fluide se trouvant dans l'évidement de sortie 289 Cet agencement peut être préférable pour une réfrigération de température plus élevée o un refroidissement jusqu'à des températures cryo- géniques n'est pas nécessaire Par exemple, on peut utiliser de l'ammoniac comme réfrigérant pour obtenir des températures de 300 C et des capacités de réfrigération atteignant vatts A mesure que les exigences se rapprochent d'un re- froidissement cryogénique, on augmente la longueur de la région d'échange de chaleur en vue d'un refroidissement préa- lable avant la section capillaire Par exemple, le réfrigérant peut être du"Préon" introduit sous une pression élevée et qui est soumis à une chute de pression, se détend et se refroidit dans la section capillaire 284 tout en étant en relation d'échange de chaleur avec le gaz de retour présent dans l'évi- dement 289, cela en vue d'un refroidissement plus poussé Lors- que le gaz est de l'azote destiné à un refroidissement cryo- génique, comme dans le mode de réalisation des figures 12-24, on augmente la longueur de la région d'échange de chaleur destinée à un refroidissement préalable. Le réfrigérateur susvisé peut présenter un intérêt particulier dans le refroidissement de puces de calculateurs de plus grande dimensions telles que celles connues sous la désignation de puces VLSI (intégration à très grande échelle) qui sont conçues actuellement pour des densités de circuit plus élevées et pour une capacité de puissance accrue entraînant une dissipation de grandes quantités de chaleur, c'est-à-dire -50 watts La réfrigération permet à ces puces de fonctionner à des températures plus faibles, améliore leur rendement, leur vitesse et leur fiabilité, et accroit leur durée de vie utile. Les figures 31 et 32 illustrent un ensemble de réfri- gérateur constitué par deux réfrigérateurs multicouches réali- sés entre cinq plaques formant un stratifié Cette configuration pour iefroidissement en cascade permet le refroidissement préalable d'un fluide par un autre fluide pour l'obtention soit d'un refroi- dissement plus rapide soit de températures plus basses Par exemple, on pourrait utiliser de l'ammoniac dans le premier étage des couches 294 en cascade pour refroidir préalablement de l'azote dans les couches 295 du second étage Ceci diminue le temps pour le refroidissement de l'azote d'un facteur de trois ou plus titre d'autre exemple, on pourrait utiliser de l'azote dans les couches 294 d'étage plus court pour re- froidir préalablement de l'hydrogène qui est alors refroidi jusqu'à 200 K Les fluides à bas point d'ébullition tels que l'hydrogène et l'hélium ne se refroidissement pas dans le cycle Joule-Thomson à moins qu'ils soient refroidis pridable- ment de cette manière jusqu'à la température appropriée On peut réaliser d'une manière similaire des réfrigérateurs com- * portant trois ou plus de trois étages. Le réfrigérateur peut présenter d'autres caractéris- tiques et dimensions de rainures ou canaux telles que celles décrites à propos des modes de réalisation des figures 1-11. La formation des rainures ou canaux et l'assemblage des plaques par adhérence sont effectués ici à l'aide des techniques de formation de rainures et de la matière de liaison ou d'adhérence décrites à propos desdits modes de réalisation. Selon un autre aspect de la présente invention, on a découvert qu'il existe une relation entre le rendement de l'échangeur de chaleur et la température minimale qui peut être atteinte dans la section de refroidissement du réfrigérateur. La température minimum est déterminée par la pression du gaz k l'endroit o le gaz sort de la chambre de refroidissement. Plus la pression est basse à ce point, plus la température est basse Par contre, le rendement de l'échangeur de chaleur est fonction de la chute de pression le long du canal de sor- tie, une augmentation de cette chute de pression entraînant un échange de chaleur plus efficace Pour obtenir un échange de chaleur efficace qui conduit à un temps de refroidissement plus court et/ou à des allures de consommation de gaz plus faibles, il faut donc que la pression du gaz, lorsqu'il quitte la chambre de refroidissement, soit relativement élevée Inver- sement, pour obtenir une chute de température maximale dans la chambre de refroidissement, il faut que la pression du gaz au même point soit relativement faible. Les modes de réalisation des figures 33 et 34 repré- sentent une solution efficace à ce problème Dans chacun de ces modes de réalisation, deux sections capillaires sont formées et une partie du gaz entrant est détournée directement vers le passage de sortie de l'échangeur de chaleur après avoir tra- versé une des sections capillaires en contournant ainsi la chambre de refroidissement. Le mode de réalisation de la figure 33 comprend une pile de quatre plaques 300, 302, 304 et 306 qui peuvent être formées de la même matière et qui sont collées les unes aux autres de la même manière que dans les modes de réalisation décrits précédemment, Dans ce mode de réalisation, deux sec- tions capillaires 308 et 310 sont formées en séries l'une avec l'autre* Entre les deux sections capillaires on forme un petit orifice 312 menant jusqu'à l'extrémité d'amont de passage de sortie 314 que comporte l'échangeur de chaleur et qui est ménagé dans la plaque 300 L'extrémité d'aval de la seconde section capillaire 310 est raccordée à la chambre de refroidis- sement 316 qui est elle-même raccordée par un orifice 318 à un second passage desortie 320 formé par la face évidée de la plaque 304 Des nervures 322 sont formées dans la plaque 304 pour communiquer de la rigidité à l'ensemble et pour assurer un espacement uniforme entre les plaques 304 et 306. Pendant le fonctionnement, le gaz sous haute pression s'écoule à travers la section d'entrée de l'échangeur de cha- leur 324 puis se détend et diminue de pression au fur et à mesure qu'il s'écoule ensuite à travers la première section capillaire 308 jusqu'à l'orifice 312 A ce point, l'écoulement de gaz se divise de manière telle qu'une partie notable du gaz poursuit sa route à travers l'orifice 312 directement jusqu'au passage de sortie 314 de l'échangeur de chaleur. L'orifice 312 et le passage de sortie 314 sont dimen- sionnés de manière qu'une pression relativement élevée soit maintenue à l'endroit de cet orifice 312, de façon caractéris- tique une pression de 10 à 30 bars Il se produit donc dans la section de sortie 314 de l'échangeur de chaleur une chute de pression importante qui assure une bonne efficacité de la fonction d'échange de chaleur. Le restant du gaz s'écoule à travers la seconde sec- tion capillaire 310 jusqu'à la chambre de refroidissement 316. Ici le gaz absorbe de la chaleur du dispositif qui est soumis h. un refroidissement puis s'écoule à travers l'orifice 318 jusqu'à l'extérieur du dispositif h travers le second passage de sortie 320 à une pression relativement faible, de façon caractéristique une pression de 2 à 3 bars Cette basse pression assure l'obten- tion de la faible pression désirée dans la chambre de refroidis- sement. On a constaté que l'on peut obtenir à la fois une efficacité de l'échangeur de chaleur et le refroidissement voulu en permettant l'écoulement de 50 % h 95 % du gaz à tra- vers l'orifice 112 et à travers le passage de sortie 314 de l'échangeur de chaleur. La figure 34 montre une plaque 324 qui peut remplacer la plaque 302 du mode de réalisation de la figure 33 pour donner des résultats similaires Dans cette forme de réalisation de l'invention, les deux sections capillaires, indiquées en 326 et 328, sont disposées en parallèle et non pas en série comme dans le mode de réalisation de la figure 33 Le gaz entrant passe à travers la section d'entrée de l'échangeur de chaleur 324, à travers la première section capillaire 326 et à travers l'ori- fice 312 pour parvenir au passage de sortie 314 de l'échangeur de chaleur Le restant du gaz passe à travers la seconde sec- tion capillaire 328, pénètre dans la section de refroidissement 316 et, de là, dans le passage de sortie 320 de remplacement. Comme dans le mode de réalisation décrit antérieurement, on peut obtenir de bons résultats en détournant à travers ltori- fice 312 de 50 à 95 % du gaz entrant. Le réfrigérateur peut présenter d'autres caractéris- tiques et dimensions de rainures ou canaux telles que décrites précédemment La formation des rainures ou canaux et l'adhérence ou collage des plaques dans le présent mode de réalisation peu- vent aussi être effectuées par les techniques de formation de rainures ou canaux et à l'aide des matières de collage ou d'adhérence décrites précédemment. Les réfrigérateurs tels que décrits ci-dessus convien- nent parfaitement bien pour un large éventail d'applications de laboratoire et d'autres applications analogues Elles per- mettent d'effectuer commodément une opération économique à très basse température comme solution de rechange aux cryo- gènes liquides volatils Ces réfrigérateurs ont de petites dimensions et un faible poids,ce qui permet de les utiliser directement sur des instruments tels que les platines de micros- copes Ces petites dimensions donnent la possibilité de les utiliser pour refroidir de très petits dispositifs qui permet- tent à des outils ou des instruments optiques d'effectuer directement une observation ou un travail sur le dispositif sans interférence La faible consommation de gaz permet des journées d'utilisation continue à partir d'un cylindre ordi- naire de gaz comprimé Le réglage de la température est simple. Les réfrigérateurs ont une structure simple et peuvent être réalisés et commandés de façon relativement simple et sûre. REVENDICATIONS 1 Réfrigérateur cryogénique microminiature pour refroidir des dispositifs supraconducteurs et autres disposi- tifs analogues, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux éléments en verre ou autre matière analogue de faible conductibilité thermique ayant sensiblement le même coefficient de dilatation thermique, un moyen pour faire adhé- rer l'un à l'autre lesdits éléments en contact étanche vis-à- vis de la pression sur une zone d'interface de manière à cons- tituer un stratifié rigide et un moyen formant dans ledit stratifié une chambre sous basse température raccordée à un orifice d'entrée de fluide par un passage de fluide d'alimen- tation d'une taille de l'ordre du micron le long de ladite zone d'interface, ledit passage d'alimentation comprenant une première section pour acheminer un gaz entrant fortement com- primé et une seconde section capillaire de plus petit diamètre, raccordée en séries et débouchant dans ladite chambre, grâce à quoi le gaz sous haute pression peut se détendre et diminuer de température avant de pénétrer dans ladite chambre, et un pas- sage de retour comportant une section s'étendant à travers le stratifié sensiblement sur la même étendue et en relation d'échange de chaleur à contrecourant avec ladite première sec- tion dudit passage d'alimentation, et un moyen grâce auquel ladite chambre peut être en contact d'échange de chaleur avec un dispositif devant Otre refroidi. 2 Réfrigérateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits passages sont des rainures ou canaux formés par évidement dans des surfaces d'un ou de plusieurs desdits éléments. 3 Réfrigérateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits passages sont des rainures ou canaux constitués par des parois surélevées formées sur les surfaces d'un ou plusieurs desdits éléments. 4 Réfrigérateur à ensemble 3 de refroidissement multiples caractérisé par le fait qu'il comprend: a.) une pluralité d'éléments en contact de surface étanche; b> des moyens placés aux interfaces entre lesdits éléments pour former un nombre pair de t-rajets d'écoulement de fluide dont des parties sont disposées en vue d'un échange de chaleur; c) des moyens pour faire passer des réfrigérants différents à contrecourant depuis uz orifice d'entrée jusqu'h. un orifice de sortie dars 'ies iraje-ts 7 epectifs de manière h. assurez' un refroidi e eut cazerade* m 1 t, E as Réria g&t t r d U' zi uri c, nseba L t de ca r a iui d'entrée d'fuiuhel et d-, 'L,rdre du imicro- mètre dcins un strrtt 5 f; att le di esdits passages s'é-terkdant depuis r _ ' 7 I Ientrç'c -travers une premièr E section ct LQ o i' N une;r:iêre section caplliaa 2 C sri r hamr:refroidisse- nment eli 1 Iait-re d e un second rfc -1 tè t ïg de cbaleur avp'ee:- ec ladite p:remireîrsectiron 4-Ilc e"h ie travers une t-rc_ 'ac -tr kalcret seconde secti, -c -irce refroidis- ni t el t 'î r* 'r eparès dans -r so:s leasse pres- sion Ctcn d c i za d-us o Crifices de sortie 'teu-t Jan' depuis ladite premi hatbre o iet'e hlmravec lesdiles premi Lre et sco:7,rce d',cjnge de chaleur, et led it pasage d e r %u, ii -i 1 Wc C pici J l-ad i te S e Ond e c ham- bre étant en ra% 1 ci: de d:Jialcur z:ec lesdies troi- sième et seconde sections dl _change dle chaleur. 6 Procédé pour fabriquer wi réîfrigérateur dans lequel une mince plaque de verre adhère par sa surface et de façon étanche vis-à-vis de la pression à une autre plaque ayant à peu près le même coefficient de dilatation thermique, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comprend les phases consistant: a) à former sur ladite plaque de verre une couche d'une matière résistant à un sablage par de fines particules; b) à former un dessin de trajet d'écoulement dans ladite matière résistante par masquage lithographique et par corrosion sélective de manière à dénuder ainsi la surface sous-jacente de ladite plaque de verre dans ledit dessin c) à faire exécuter àh un dispositif abrasif pneumatique miniature un mouvement de balayage transversalement à ladite plaque de verre de manière à former jusqu'à la profondeur requise des rainures ou canaux évidés dans ladite surface par soufflage de fines particules; puis d) à faire adhérer ladite autre plaque sur la surface évidée de ladite plaque de verre* 7 Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que ladite matière résistant à un sablage de fines particules comprend: la gélatine, le bichromate d'ammoniac et de l'eau chaude en quantités à peu près proportionnelles h 7 grammes, 1 gramme et 50 ce respectivement. 8 Réfrigérateur microminiature multicouches, caractérisé par le fait qu'il comprend un stratifié formé par au moins trois minces plaques surfacées pour être planes et assemblées par adhérence de façon étanche vis-à-vis de la pres- sion aux interfaces entre les plaques adjacentes, un moyen formant dans une des interfaces entre deux plaques adjacentes un premier agencement de passage continu s'étendant depuis une entrée jusqu'à une chambre de refroidissement, un moyen pour raccorder ladite entrée à une source de gaz réfrigérant sous haute pression, un moyen formant dans une autre interface entre deux plaques adjacentes un autre agencement de passage continu aboutissant à une sortie, et un passage raccordant mutuellement ladite chambre et ledit autre agencement de passage grâce h quoi un fluide sous une pression réduite en provenance de ladite chambre de refroidissement peut passer à travers ledit autre agencement de passage jusqu'à ladite sortie en relation d'échange de chaleur et à contrecourant vis-à-vis du fluide se trouvant dans ledit premier agencement de passage en vue d'un refroidissement préalable régénérateur, chacun desdits agence- ments de passages ayant une taille de l'ordre du micromètre de manière qu'un écoulement laminaire y soit favorisé. 9 Réfrigérateur suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdites plaques sont de minces plaques de verre d'une épaisseur uniforme* Réfrigérateur suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits agencements de passages d'entrée ont chacun une largeur d'environ 250 un et une pro- fondeur d'environ 10 pm, ledit agencement de passage capil- lairesa une largeur d'environ 200,um et une profondeur d'en- viron 10 pu et ledit agencement de passagesde sortie à une largeur d'environ 15 000 Sm et une profondeur d'environ 25 pm. 11 Réfrigérateur suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdites plaques sont en verre et que ladite chambre est une ouverture traversante ménagée dans une desdites plaques et qu'un bloc est collé sur ladite ouver- ture de manière à assurer ainsi un contact avec un dispositif devant être refroidi, ledit bloc étant en une matière qui a une conductibilité thermique plus élevée que celle de la plaque dans laquelle est formée ladite ouverture. 12 Réfrigérateur multicouches suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que ladite chambre de refroidisse- ment est située de façon sensiblement centrale dans ledit stra- tifié et qu'un moyen est prévu grâce auquel un dispositif électrique devant être refroidi peut être fixé directement sur une plaque extérieure en alignement sensiblement direct avec ladite chambre de refroidissement, un agencement de circuit électrique pour le dispositif précité étant formé sur la sur- face adjacente de ladite plaque extérieure. 13 Réfrigérateur cryogénique microminiature pour refroidir des supraconducteurs ou autres dispositifs analogues, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité d'éléments ayant sensiblement le même coefficient de dilatation thermique, un moyen faisant adhérer l'un à l'autre lesdits éléments sur des zones d'interfaces parallèles de manière à former un stra- tifié, un moyen formant une chambre basse température dans ledit stratifié, un moyen formant un passage d'alimentation en fluide raccordant l'extérieur dudit réfrigérateur à ladite chambre, ledit passage comprenant en série une section d'échange de chaleur et une section capillaire, un agencement de passage de retour pour acheminer le fluide provenant de ladite chambre de refroidissement en relation d'échange de chaleur avec le fluide entrant dans ladite section d'échange de chaleur et un agence- ment de passage supplémentaire pour acheminer une partie dudit fluide entrant en le détournant de ladite chambre de refroidis- sement et pour faire passer ladite partie de fluide à l'exté- rieur dudit réfrigérateur en relation d'échange de chaleur avec le fluide entrant présent dans ladite section d'échange de chaleur. 14 Réfrigérateur suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que ladite section capillaire comprend deux passages capillaires en série et que ledit agencement de passage supplémentaire est raccordé à ladite section capillaire en un point compris entre lesdits passages capillaires. Réfrigérateur suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que ladite section capillaire comprend deux passages capillaires disposés en parallèle et que ledit agencement de passage supplémentaire est raccordé à l'extrémité d'aval d'un desdits passages capillaires