Marché - Cryostat à flux d hélium

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Émilie Marois
il y a 7 ans
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1 Marché - Cryostat à flux d hélium Notre situation actuelle : Deux aimants Bruker (12 T, 7 T) avec ouverture à chaud. Un cryostat à flux d hélium et une tête de mesure RMN basse-température, utilisés dans ces deux aimants. Notre besoin : un nouveau cryostat pouvant être utilisé à la place de l actuel cryostat, donc avec notre tête de mesure actuelle. Cela est pris en compte dans les figures et le cahier des charges. 1 Spécifications de base SB-1 Flux d hélium et d azote. SB-2 Utilisation «à l envers» dans nos deux aimants de 12 T et 7 T. L ouverture de chaque aimant n est accessible que par le bas (voir Fig. 1, 2, 3), si bien que le cryostat doit être inséré et utilisé avec sa région «la plus froide» au sommet, et son ouverture en bas. Pour rester en position, le cryostat doit utiliser un système de blocage en position déjà existant (voir Fig. 1, 4), qui requiert la présence de trous dans la «collerette» du cryostat (voir Fig. 7). SB-3 Intervalle de température. Au moins K, régulé. Le cryostat étant susceptible d être utilisé en dehors des aimants pour des mesures en champ nul, ses performances dans le sens ordinaire d orientation (ouverture au sommet) sont également d intérêt. SB-4 Capteur de température. Thermocouple non-souhaité, préférer un capteur de type résistance. SB-5 Grandeurs d intérêt (hormis les dimensions physiques). Consommation typique d hélium, temps de mise à froid, poids (important pour une insertion sous l aimant)... 2 Contraintes géométriques Bien que l essentiel des informations nécessaires soit donné dans les figures, des détails supplémentaires sont fournis ci-dessous. Il est à noter que, au-delà des questions de jonction traitées dans les figures, la compatibilité entre notre tête de mesure existante et le cryostat recherché ne peut évidemment être atteinte que si les dimensions principales du cryostat recherché sont largement similaires à celles du cryostat actuel, en particulier pour que les conditions relatives au centre du champ soient satisfaites. CG-1 Le cryostat doit tenir dans l ouverture de l aimant. Au-delà du fait que l ouverture de nos aimants est très légèrement supérieure à 70 mm, il est à noter que notre cryostat actuel utilise une section de plus faible diamètre (quelques centimètres au-delà du centre du champ) pour son circuit de régulation (à notre connaissance, les plans n étant pas disponibles). Ainsi que montré sur la figure 5, il s agit d un volume de 69 mm (longueur) par 33 mm (diamètre). Il n y a bien sûr pas obligation d utiliser ce volume, ou dit autrement, un cryostat à fond plat convient dès lors que le centre du champ est suffisamment à l intérieur de l espace échantillon (voir ci-dessous). CG-2 Le cryostat doit être insérable sous l aimant. La longueur totale du cryostat ne doit pas excéder 710 mm afin que le cryostat puisse être positionné sous l aimant avant insertion (voir Fig. 2 et 3). Cette valeur prend en compte une réserve de 100 mm pour la partie externe de la tête de mesure. CG-3 Le cryostat doit permettre à la tête de mesure d atteindre le centre du champ. Le centre du champ devrait être situé à au moins 25 mm à l intérieur de l espace échantillon, ainsi que c est le cas dans notre cryostat actuel. Une telle séparation est nécessaire pour certaines modifications sur la tête de mesure et pour réduire les problèmes d arc électrique. Davantage d information sur la géomètrie de la tête et sa jonction au cryostat sont données dans les figures 6 et 8. 1/9

2 FIGURE 1 Vue générale du système complet : la tête de mesure est dans le cryostat, lui-même dans un insert, lui-même dans l ouverture à chaud de l aimant. Noter la présence en haut de l aimant d éléments fixes ne permettant pas l insertion du cryostat par le haut. 2/9

3 FIGURE 2 (a) Espace disponible sous l aimant 12 T. (b d) Insertion du cryostat dans l insert. 3/9

4 FIGURE 3 (a c) Position typique de la ligne de transfert pendant l alimentation du cryostat en fluides cryogéniques (dans cet exemple, une ligne coudée). (d, e) Espace accessible sous l aimant 7 T. Noter le trou rectangulaire couvert de métal dans le sol, qui augmente l espace vertical disponible pour l insertion du cryostat. 4/9

5 FIGURE 4 (a, b) Système de blocage en position vu de côté et de dessous. (c) Vue agrandie de dessous faisant apparaître la face opposée de l insert. 5/9

6 FIGURE 5 La photographie montre notre cryostat actuel, qui sert de référence au schéma simplifié de gauche. 6/9

7 FIGURE 6 La photographie montre notre tête de mesure, qui sert de référence au schéma simplifié de gauche. 7/9

8 FIGURE 7 (a, b) La «collerette» du cryostat, où des entretoises de mise à distance (ajustement vertical selon l aimant utilisé) sont attachées, comme vu du dessus et du dessous, avec ici des entretoises courtes (voir (e)). (c) Dessin de la collerette vue du dessous. (d, e) Entretoises utilisées pour les deux aimants avec le cryostat actuel. La partie supérieure est piégée mécaniquement par le système de blocage en position de l insert, tandis que la partie inférieure est vissée à la collerette du cryostat. 8/9

9 FIGURE 8 (a, b) L ouverture du cryostat, y compris l espace pour un joint d étanchéité, et le schéma correspondant. (c) La tête de mesure vue du dessous, avec le reflet de la configuration vue sur (a,b). (d) La tête de mesure vue du dessus. 9/9

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