Кріостат – пристрій, за допомогою якого робочий об’єм підтримується при низькій температурі за рахунок стороннього джерела холоду.

Низькі температури можна підтримувати в кріостаті, використовуючи різні методи охолодження, найчастіше використовують кріогенну рідинну ванну з рідким гелієм .

Для отримання температур до 77 К використовують рідкий азот в судинах Дьюара , до 1.5 К – рідкий гелій-4 в судинах Дьюара з відкачуванням , до 0.24 К – гелій-3 в кріостатах замкнутого циклу, до 10 мк – суміш гелій-3 і гелій 4 в рефрижераторах розчинення.

Типи кріостатів

Кріостати закритого циклу

Кріостати закритого циклу складаються з камери, через яку прокачуються холодні пари гелію. Зовнішній механічний холодильник витягує тепліші вихлопні пари гелію, які охолоджуються та переробляються. Кріостати із замкнутим циклом споживають відносно велику кількість електричної енергії, але не потребують повторного наповнення гелієм і можуть працювати безперервно протягом невизначеного періоду. Предмети можуть охолоджуватися, прикріплюючи їх до металевої холодної плити всередині вакуумної камери, яка знаходиться в тепловому контакті з паровою камерою гелію.

Кріостати безперервного потоку

Кріостати безперервного потоку охолоджуються рідкими кріогенами (як правило, рідким гелієм або азотом) з накопичувача. Коли кріоген закипає всередині кріостата, він постійно поповнюється постійним потоком з накопичувача. Контроль температури зразка в кріостаті, як правило, здійснюється шляхом регулювання витрати кріогену в кріостат разом з нагрівальним дротом, приєднаним до контуру регулювання температури ПІД.

Кріостати для ванни

Кріостати для ванни за своєю конструкцією схожі на вакуумні колбизаповнений рідким гелієм. Холодну плиту ставлять у тепловий контакт з рідкою гелієвою ванною. Рідкий гелій може поповнюватися в міру закипання з інтервалом від декількох годин до декількох місяців, залежно від обсягу та конструкції кріостата. Швидкість википання мінімізується захистом ванни холодною парою гелію або вакуумним екраном зі стінками, виготовленими з так званого суперізоляційного матеріалу. Пара гелію, яка википає від ванни, дуже ефективно охолоджує теплові екрани навколо ванни.

Багатоступеневі кріостати

Для досягнення температури, нижчої за рідкий гелій, до кріостата можуть бути додані додаткові охолоджувальні каскади. Температури до 1K можна досягти, прикріпивши холодну плиту до ємності 1-K , яка є контейнером з ізотопом He-3, який підключений до вакуумного насоса.

Вимірювачі тепрератури