Криостат

термостат, в котором рабочий объём поддерживается при температуре ниже 120 К. Обычно в качестве источника холода используется хладагент в виде жидких или отверждённых газов с низкими температурами кипения или замерзания (азот, кислород, водород, неон, гелий и др.). Температуру в криостате регулируют изменением давления над испаряющимся хладагентом (при понижении давления понижается температура кипения хладагента) или подогревом испаряющегося газа. Для защиты внутреннего объёма криостата от притока тепла извне используются двойные стенки с откачанным до высокого вакуума межстеночным пространством (как в Дьюара сосудах), защитные экраны, отражающие внешнее излучение и охлаждаемые вспомогательным хладагентом или парами основного хладагента, материалы с низкой теплопроводностью.

До кон. 20 в. В лабораторной практике широко использовались стеклянные криостаты, отличительной чертой которых являлась простота изготовления и прозрачность стенок, позволявшая непосредственно наблюдать за ходом эксперимента.Простейший криостат для исследований при температурах, близких температуре кипения жидкого гелия при атмосферном давлении (4.2 К), состоит из двух сосудов Дьюара, вставленных один в другой. Внутренний сосуд заполняют жидким гелием, а наружный – жидким азотом. Современные криостаты имеют, как правило, металлические стенки. В межстеночных пространствах создаётся глубокий вакуум, который поддерживается в процессе эксплуатации с помощью адсорбента, поглощающего остатки газа после вакуумирования.

Температурные деформации, возникающие между внутренними узлами и корпусом криостата, компенсируются гофрированной металлической трубкой (сильфоном). Внутренние поверхности узлов криостата, обращённые наружу, полируются для отражения теплового излучения. Для проведения оптических исследований в металлические стенки криостата вставляются окна из стекла. Полезные объёмы криостатов измеряются от нескольких десятков смі до нескольких мі. Криостаты используются для хранения и транспортировки сжиженных газов, поддержания низкой температуры различных сверхпроводящих и электротехнических устройств, передатчиков и приёмников излучения, образцов лабораторных исследований, медицинских и биологических объектов при их длительном хранении и др.Стеклянный гелиевый криостат:1 – охлаждаемый предмет.

2 – сосуд Дьюара с гелием. 3 – сосуд Дьюара с азотом.