ПечатьПечать страницы

Chase Research Cryogenics – компания, которая более 25 лет занимается разработкой и производством криогенных приставок для работы на субкельвиновых температурах, а также тепловых ключей для широкого спектра задач. Продукция Chase Cryogenics находит применение в астрофизике, квантовых технологиях, нанотехнологиях, биофотонике, материаловедении и других отраслях науки и промышленности.
Линейка оборудования Chase Cryogenics представляет собой специальные модули, которые могут быть смонтированы на криорефрижератор замкнутого типа, либо на любой гелиевый проточный или заливной криостат. Основное требование для большинства систем – холодопроизводительность не менее 0.1Вт при 4.2К (для ступени растворения – не менее 0.5Вт при 4.2К).
Компания Криотрейд Инжиниринг может выполнить как поставку отдельной ступени Chase Cryogenics и ее интеграцию в имеющийся у заказчика криостат, так и разработку и производство системы на базе приставке Chase Cryogenics «под ключ», в том числе с магнитным полем (с простыми или векторными магнитами).
Установка системы Chase Cryogenics на рефрижератор включает в себя следующие действия:
- изготовление переходника для крепления системы на монтажный фланец рефрижератора;
- разработка и изготовление радиационного и вакуумного экранов, прокладка проводов;
- создание системы управления тепловыми ключами, в том числе автоматизированной;
- проведение полного тестирования отдельных узлов, а также всей системы в сборе.

Системы для работы при температурах менее 1К

GL4 «single shot» cryocooler
CC4 «continuous» cryocooler
Системы Chase Cryogenic начального уровня позволяют работать при температурах до 0.9К. Благодаря отсутствию в системе Не3 конструкция оказывается существенно дешевле, чем модели с базовой температурой 0.3К. Мощность охлаждения при температуре 1К – до 300-400 мкВт.

Возможно два исполнения – «single-shot» и «continuous». Первое имеет только один охлаждающий контур, и после откачки всего Не4 требуется регенерация крионасоса (образец при этом отогревается до 4.2К). Время работы зависит от тепловой нагрузки и варианта исполнения, но обычно составляет 12-24 часа. Время регенерации крионасоса – около часа. Базовой моделью такого типа является GL4, однако на практике каждая система изготавливается по требованиям пользователя.
Исполнение «continuous» имеет два охлаждающих контура, работающих попеременно. Каждый из них обеспечивает охлаждение в режиме «single-shot» длительностью примерно 3 часа при нагрузке около 350 мкВт (в базовой «continuous» модели CC4). Соответственно, пока один контур находится в фазе регенерации крионасоса, второй охлаждает образец. Благодаря этому образец может находиться при Т < 1К продолжительное время – до нескольких месяцев.
Криокулер управляется через электрический разъем с 21- («single shot») или 37- («continuous») контактами, который включает в себя как выводы температурных датчиков, так и разъем для подключения нагревателей тепловых ключей к источнику тока.

Системы для работы при температурах 0.3К и ниже

GL7 «single shot»
He3 cryocooler
Как известно, Не3 является одним из самых дорогих веществ и самым дорогим газом в мире. Его использование в криокулерах приводит к существенному повышению их цены; при этом, если система окажется негерметичной, потери будут весьма существенны.
Chase Cryogenics иcпользуют абсолютно герметичный объем для Не3, благодаря чему риск его потери из-за, например, некачественного уплотнения или неплотно закрытого клапана стремится к нулю. Одновременно системе никогда не потребуется повторная заправка или добавление Не3 (за исключением случаев физического повреждения ступени). С другой стороны, все риски потери Не3 при некачественной пайке или сварке целиком несет на себе Chase Cryogenics.
Путем откачки Не3 возможно получение температур ниже 300 мК (до ~260 мК в отсутствие паразитной тепловой нагрузки). В системе также имеется ступень Не4 для предохлаждения Не3-ступени, ее минимальная температура в отсутствие тепловой нагрузки – 865 мК.
До недавнего времени существовала возможность приобретения только «single-shot» системы. Благодаря грамотному распределению тепловой нагрузки время непрерывной работы такого криокулера до регенерации крионасоса составляет около 22-24 часов при нагрузке в 150 и 20 мкВт на Не4 и Не3 ступени соответственно.
В 2018 году Chase Cryogenics закончили разработку «continuous» криокулера, позволяющего работать на температурах 0.3К неограниченное время. На данный момент выполняются испытания первых опытных образцов, показывающих великолепные результаты.

Системы растворения Не3-Не4 – для работы с температурами менее 100 мК

Вершиной производственной линейки компании Chase Cryogenics является ступень растворения Не3-Не4. После длительной разработки в 2018 году был выпущен и представлен на выставках работающий образец данной ступени.
Высота ступени составляет примерно 25 см, диаметр – около 18 см. Использование данной системы позволяет достигать температур до 100 мК и ниже (без паразитной нагрузки – до 75 мК). Мощность охлаждения – 5 мкВт на 100 мК.
В качестве основы для установки может быть использован любой криостат, имеющий холодопроизводительность не менее 0.5 Вт при 4.2К. Из рефрижераторов замкнутого цикла рекомендуется использование охладителей типа «пульсационная труба», так как они имеют более низкий уровень вибрации и меньшую базовую температуру.
Модуль растворения выпускается только в «continuous» версии.

Развитие систем Chase Cryogenics в ближайшем будущем

В настоящее время Chase Cryogenics выполняет разработку автоматизированного оборудования для управления тепловыми ключами и всей работой системы с одной панели. Ожидаемый срок готовности этой системы для заказа – конец 2019 года.
В связи с ростом количества заказов и расширением модельной линейки планируется увеличение объемов производства и стандартизация наиболее популярных систем.