Способ обеспечения проведения физических измерений в проточном термостате при температурах выше комнатной
METHOD OF PROVIDING PHYSICAL MEASUREMENTS IN FLOW THERMOSTAT AT TEMPERATURES HIGHER THAN ROOM TEMPERATURE

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры и может быть использовано при проведении физических исследований в следующих областях: электрофизика, оптика, физика магнитных явлений, физика конденсированного состояния.
Известен способ обеспечения проведения физических измерений в проточном криостате (частный случай термостата) в интервале температур 6÷300 К (от гелиевых до комнатной), в котором охлаждение образца происходит путем подведения к нему паров жидкого гелия [RU 65194 U1, МПК F25D 3/10 (2006.01), опубл. 27.07.2007, Бюл. №21]. Пары гелия поступают из транспортного сосуда Дьюара по переливному устройству под давлением, которое создается при помощи нагревателя, погруженного в жидкий гелий.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности проведения физических измерений при температурах выше комнатной.
Известен способ обеспечения проведения физических измерений в проточном термостате при температурах выше комнатной, в котором нагрев образца, размещенного в канале термостата, происходит путем подведения к нему газообразного азота, нагретого с помощью нагревателя, вмонтированного в термостат [Великанов Д.А., Юркин Г.Ю., Патрин Г.С. Стабилизация параметров механических колебаний образца в вибрационном магнитометре // Научное приборостроение. - 2008. - Т. 18. - №3. - С. 86-94] (прототип). Азот поступает по шлангу из транспортного сосуда Дьюара под давлением, которое создается при помощи другого нагревателя, погруженного в жидкий азот.
Недостатком этого способа является отсутствие возможности проведения физических измерений при температурах выше комнатной при вышедшем из строя нагревателе. Ремонт вмонтированного в термостат нагревателя сложен и трудоемок, а зачастую вообще невозможен.
Техническим результатом изобретения является возможность выполнения в проточном термостате физических исследований при температурах выше комнатной.
Технический результат достигается тем, что в способе обеспечения проведения физических измерений в проточном термостате при температурах выше комнатной, новым является то, что газообразный теплоноситель нагревают техническим феном, герметично подсоединенным к входу канала термостата, а ток газообразного теплоносителя в канале термостата создают за счет разрежения, создаваемого вакуумным насосом, подключенным к выходу канала.
Сущность изобретения поясняется с помощью графических материалов. На фиг. 1 изображено устройство на основе проточного термостата, обеспечивающее проведение физических измерений при температурах выше комнатной. На фиг. 2 приведен пример магнитных измерений, выполненных с применением заявляемого способа.
Проточный термостат 1 (см. фиг. 1) имеет канал 2, в котором расположен шток 3 с образцом 4. К входу канала 2 с помощью переходника 5 герметично подсоединен технический фен 6. К первому выходу канала 2 через вакуумную магистраль 7 подключен вакуумный насос 8, второй выход канала 2 соединен с индикатором давления 9.
Газообразный теплоноситель нагревается феном 6 и поступает на вход канала 2 термостата 1. Избыточное давление, создаваемое вентилятором фена, крайне незначительное (как правило, менее 1 мм рт. ст.), и его не хватает для того, чтобы в длинном узком зазоре между штоком 3 и стенкой канала 2 создать поток теплоносителя такой силы, которая необходима для эффективного нагрева образца 4. Следует иметь в виду, что по мере движения по каналу 2 горячего теплоносителя его температура непрерывно понижается вследствие теплообмена с элементами термостата 1. Практически, для оптимальной работы описываемого проточного термостата перепад давления на входе и выходе его канала должен составлять 0,1÷0,3 атм. Это достигается подключением к выходу канала 2 вакуумного насоса 8 через вакуумную магистраль 7. Степень разрежения на выходе канала 2 (при работающем насосе 8) можно менять, варьируя длину и внутренний диаметр магистрали 7 либо с помощью врезанного в магистраль игольчатого вентиля. О степени разрежения судят по показаниям индикатора давления 9.
Пример.
Заявленный способ успешно применен при исследовании магнитных характеристик наноструктур Fe/Rh. Магнитные измерения проведены в проточном термостате, который является частью вибрационного магнитометра. Был использован технический фен, входящий в состав паяльной станции типа YIHUA-898BD, газообразным теплоносителем служил атмосферный воздух. Переходник, изготовленный из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, плотно соединил сопло фена с входом канала термостата: сопло имеет диаметр 25 мм, канал - 8 мм. В качестве вакуумной магистрали использован шланг из вакуумной резины длиной 3 м, имеющий внутренний диаметр 6 мм; в качестве вакуумного насоса задействован насос типа 2НВР-5Д, в качестве индикатора давления - мановакууметр типа МВПЗА-У2 на диапазон давлений -1÷0,6 атм. Разрежение на выходе канала термостата составляло -0,2 атм., что обеспечило проведение измерений в интервале температур 293÷ 440 К. На фиг. 2 представлена зависимость магнитного момента одной из пленок системы Fe/Rh при термоцикли-ровании в более широком диапазоне температур 77÷430 К, снятая в магнитном поле напряженностью 2 кЭ. (Здесь, в частности, проведение измерений от температуры жидкого азота до комнатной температуры обеспечивалось традиционным способом - подведением к образцу паров жидкого азота из транспортного сосуда Дьюара, при этом избыточное давление паров на входе канала термостата составляло ~ 120 мм рт. ст.).