SU767636A1 - Устройство дл термостатировани образца в резонаторе радиоспектрометра эпр - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ОБРАЗЦА В РЕЗОНАТОРЕ РАДИОСПЕКТРОМЕТРА ЭПР

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  термостатировани  образца в резонаторе радиоспектрометра ЭПР. Оно может быть использовано дл  термостатировани  образца в спектромет- 5 pax ЯМР, в спектрофотометрах или исследовании температурной зависимости люминесценции, в широком интервале температур, дл  хранени  биологических объектов и во всех других 10 случа х, когда необходимо термостатировать образцы небольших размеров.

Известные подобные устройства отличаютс  тем, что у них камера термостатировани  образца значительно (5 удалена от источника криожидкости. Из-за поступлений тепла из окружающего пространства сохранение температуры хладагента при передаче его к камере термостатировани  образца 20 св зано с серьезными трудност ми. Особенно при осуществлении экстремальных режимов дл  данного вида криожидкости . Дл  компенсации потерь, обусловленных неизбежным подогревом 25 коммуникаций, эти устройства имеют промежуточный резервуар, расположенный вблизи камеры термостатировани  образца. Этот резервуар заполнен криожидкостью и служит либо дл  до 30

охлаждени  паров криожидкости, либо в нем получают пары криожидкости, которые затем поступают в камеру термостатировани  образца. Это вызывает необходимость использовани  прот женных коммуникаций, по которым перекачиваетс  криожидкость иЛй ее пары. Это неизбежно св зано с увеличением расхода криожидкости.

Известно устройство дл  термостатировани  образца в резонаторе спектрометра ЭПР. Устройство состоит из камеры термостатировани  образца с установленными в ней нагревателем и терморезистором, резервуара дл  криожидкости, погружного проточного.теплообменного элемента, источника паров криожидкости, испарител  криожидкости, устройства дл  подачи криожидкости в резервуар дл  криожидкости и автоматических регул торов температуры паров криожидкости в камере термостатировани  образца и давлени  паров криожидкости на входе погружного проточного теплообменного элемейта.

Камера термостатировани  образца выполнена в виде трубчатого сосуда Дьюара переменного сечени . В нижней его части помещены нагреватель паров

криожидкости и терморезистор, а верхн  , более тонка  его часть, вставл етс  в резонатор спектрометра-и служит дл  установки термостатируемого образца. Вход камеры термостатировани  образца с помощью двух трубчатых сосудов Дьюара соединен с выходом погружного проточного теплообмен1ного элемента, помещенного в резервуар дл  криожидкости. Вход погружного проточного теплообменного элемента через датчик давлени  соединен с источником паров криожмдкости, представл ннцим собой сосуд Дьюара с размещённым в нем электрическим испарителем криожидкости, либо с баллоном со сжатым газом. Устройство дл  подачи криожидкости в резервуар обесп ечивает наполнение резервуара и поддержание уровн  криожидкости в нем. Терморезистор, датчик давлени , нагреватель и испаритель криожидкости соединены с блоком автоматических регул торов температуры и давлени  паров криожидкости.

Перед включением устройства наполн ют резервуар дл  криожидкости с помощью устройства дл  подачи криожидкости , либо вручную. С включением устройства к испарителю криожидкости подводитс  электрическа  энерги . Криожидкость испар етс . Давление ее паров на входе погружного проточного тёплЬобменного элемента с помощью датчика давлени  и автоматического регул тора давлени , который воздействует на испаритель криожидкости , поддерживаетс  неразменным. Из погружного проточного теплообменного элемента охлажденные пары криожидкости по шарнирно соединенным трубчатым сосудам Дьюара поступают в камеру термостатировани  образца. Терморезистор служит датчиком температуры , а изменение его омического сопротивлени  -сигналом дл  автоматического рвз ул тора температуры паров криожидкости. Автоматический регул тор температуры действует, таким образом, что при повышении температуры терморезистора, мощность, подводима  к нагревателю, уменьшаетс  и, наоборот, с уменьшением температуры - увеличиваетс .

Пары криожидкости на пути от источника паров криожидкости до погружного проточного теплообменного элемента значительно нагревают. Поэтому на охлаждение их в погружном проточном теплообменном элементе в резервуаре дл  криожидкойти расходуетс  значительное количество криожидкости Причем ее пары просто выбрасываютс  в окружающее пространство.

Терморезистор и термостатируемый образец в камере термостатировани  наход тс  на некотором расс б нйй друга по хбду поток а П аров криожидкости. Поэтому температура

паров, омывающих образец, несколько отлична от их температуры в области терморезистора, и поэтому температура образца сильно зависит от скорости потока. Несмотр  на стабилизацию давлени  на входе погружного проточного теплообменного элемента, скорость потока, омывающего образец, определ етс  еще и температурой нагревател  в камере термостатировани  образца.

Температура же нагревател ,  вл ющегос  исполнительным элементом Ьистемы автоматического регулировани  температуры, все врем  измен етс При этом в камере термостатировани  образца объем газа и его скорость также измен ютс . Тем самым снижаетс  эффективность работы системы автоматического регулировани  давлени  и снижаетс  точность поддержани  температуры . Даже незначительные изменени  атмосферного давлени  и движение воздуха вызывают заметные изменени  температуры образца.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности поддержани  температу ,ры образца, снижение вли ни  климатических условий и снижение расхода криожидкости.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  термостатировани  образца в резонаторе радиоспект рометра ЭПР, содержащем-камеру термостатировани  образца с размещенным в ней нагревателем и терморезистором соединенную посредством трубопровода с выходом п6г{:1ужного теплообменного элемента, источник паров криожидкости с электрическим испарителем, подключенным к выходу регул тора давлени , и источник питани , подключенный к нагревателю, теплообменный эле Мент размещен внутри источника паров так, что его вход расположен выше уровн  криожидкости, трубопровод внутри источника паров выполнен в виде двух коаксиально расположенных трубопроводов, внешний из которых одним торцом соединен с погруженной в Криожидкость смесительной камерой, внутри которой расположен электрический испаритель, а другой открытый торец его расположен в непосредственной близости от входа в камеру термостатировани , причем терморезистор подключен непосредственно ко входу регул тора давлени .

Расположение погружного проточного теплообменного элемента и его ,входа внутри герметично закрытого источника паров криожидкости и выполнение трубопрбвйда, соедин ющего погружной прот очный теплообменный элемент с камерой термостатировани  образца, и трубопровода, соединенног со смесительной камерой, взаимно охлаждающими практически по всей длине

обеспечивает достаточное доохлаждени паров криожидкости и значительно сокращает расход криожидкости.. Соединение терморезистора со входом автоматического регул тора давлени  обеспечивает подцёржание посто нства температуры потока паров криожидкости , омывающих терморезистор и затем образец, независимо от изменений внешних климатических условий.

Использование в качестве источника питани  ,3 aгpeвaтeл  паров криожидкос .ти в камере термостатировани  образца стабилизированного регулируемого источника питани , обеспечиваёт получение температур в диапазоне, снижа  одновременно необходимый диапазон регулировани  давлени , что, в конечном счете, повышает точность поддержани  температуры ,

, На чертеже схематически представлено устройство дл  термостатировани  образца в резонаторе радиоспектрометра ЭПР.

Устройство состоит -из камеры терт мостатировани  образца 1 с терморезистором 2 и.нагревателем 3, погружного проточного теплообменного элеч мента 4, источника паров криожидкости 5, трубопровода 6, соедин ющего погружной проточный теплообменный элемент 4 с камерой термостатироваНИН образца 1, заборного трубопровода 7 со смесительной камерой 8, электрического испарител  9 криожидкости , регулируемого стабилизированного источника питани  10 нагревател  3, автоматического регул тора давлени  11.

Камера термостатировани  образца 1 выполнена в виде трубчатого сосуда Дьюара. Верхн   ее более узка  часть служит дл ; помещени  термостатируемого образца и защиты резонатора радио спектрометра от воздействи  паров криожидкости. в нижней части камеры размещены терморезистор 2 и нагреватель 3, Терморезистор 2 подключен ко входу автоматического регул тора . д.авлени  11, а нагреватель - к выходу регулируемого стабилизированного источника питани  10. Камера термостатировани  образца 1 с помощью трубопровода 6 соединена с погружным проточным -веплообменным элементом 4, расположенным внутри источника паров криожидкости 5. Трубопровод 6 в источнике паров криожидкости 5 пропуще внутри трубопровода 7, нижний конец которого оснащен смесительной камерой 8. Заборный трубопровод 7 оканчиваетс  под уплотнением горловины источника паров криожидкости 5 открытым концом. Смесительна  камера 8 оснащена электрическим испарителем 9 криожидкости, который соединен с выходом автоматического регул тора давлени  11.

С включением устройства к нагревателю 3 и электрическому испарителю 9 криожидкости подводитс  элекрическа  энерги , соответствующа  заданной температуре. Криожидкость внутр и смесительной камеры 8 испар етс . Пары криожидкости устремл ютс вверх по зазору между трубопроводам 6 и 7, увлека  за собой криожидкост Трубопровод 6, таким образом, почти по всей своей длине омываетс  криожидкостью и приобретает ее температуру . Из открытого верхнего конца заборного трубопровода 7 криожидкость стекает в источник паров криожидкости 5. Пары криожидкости, скапливающиес  внутри герметично закрытого источника паров криожидкости 5 пройд  через погружной проточный теплообменный элемент 4 и трубопровод б охлажда ютс  до температуры криожидкости и поступаю-т в камеру термостатировани  образца 1. в камере термостатировани  образца 1 пары криожидкости подогреваютс  нагревателем 3 до температуры, величина которой определ етс  температурой нагревател  3 и скоростью потока паров криожидкости . Подогретый поток паров омывает терморезистор 2. Величина сопротилени  терморезистора 2 определ етс  температурой омывающих его паров. Входна  цепь регул тора давлени  11 вырабатывает сигнал, пропорциональный отклонению температуры потока паров криожидкости от заданной. Автоматический регул тор давлени  11 воздействует на электрический испаритель 9 криожидкости таким образом, чтобы с.компенсировать это отклонение температуры.

При изменении внешней температуры измен етс  скорость испарени  криожидкости в устройстве. При этом измен етс  скорость потока паров в камере термостатировани  образца 1. Это вызовет изменение температуры терморезистора и соответствующую реакцию автоматического регул тора давлени  11, компенсирующую возмущение .

При изменении атмосферного давлени  измен етс  скорость истечени  потока паров криожидкости из камеры термостатировани  образца 1, что также вызывает компенсирующее действие регул тора давлени -11, получившего соответствующий сигнал от термррезистора 2.

Расположение погружного проточного теплообменного элемента внутри источника паров криожидкости, в.ыполнение трубопровода, соедин ющего камеру термостатировани  образца с погружным проточным элементом, охлаждаемым по всей длине криожидкостью, снижает расход криожидкости.

Claims (1)

1. Подключение терморезистора ко входу автоматического регул тора давлени , а нагревател  - к регулируемому стабилизированному источнику питани  повышает точность поддержани  температуры и снижает вли ние вн.ешних климатических условий. Формула изобретени  Устройство дл  термостатировани  образца в резонаторе радиоспектрометра ЭПР, содержащее камеру термостатировани  образца с размещеннЕлми в ней нагревателем и терморезисторо соединенную посредством трубопровода с выходом погружного теплообмеиного элемента, источник паров криожидкости с электрическим испарителе подключенным к выходу регул тора да лени , и источник питани , подключ ный к нагревателю, отличающ е с   тем, что, с целью повышени  точности поддержани  температуры образца и сни жеии  расхода криожидкости, теплообменйый элемент размещен внутри источника паров так, что его вход расположен выше уровн  криожилкости трубопрювод внутри источника паров выполнен в виде двух коаксиально расположенных трубопроводов, внешний из которых одним торцом соединен с погруженной в криожидкость смесительной камерой, внутри которой расположен электрический испаритель, а другой открытый торец его расположен в непосредственной близости от входа в камеру термостатировани , причем терморезистор подключен непосредственно ко входу регул тора давлени .