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Kryostate aus GFK oder Metall

Industrie, Forschungsinstitute

Dr. rer. nat. Gabriele Spörl

+49-351-4081-604

Lageunabhängig, nicht-metallisch, hohe Standzeit für flüssig Stickstoff und flüssig Helium

Für das Kühlen von Sensoren mit flüssigem Stickstoff oder Helium wurden Kryostate anwendungsspezifisch aus Metall oder, als nicht-metallische Varinate, aus glasfaserverstärktem Epoxidharzmaterial (GFK) entwickelt. Diese Kryostate können vielseitig eingesetzt und Kundenwünschen angepasst werden. Insbesondere wurden metallfreie GFK-Kryostate mit speziellen Eigenschaften zur Kühlung von supraleitender Strombegrenzer und SQUIDs (hochempfindliche Magnetfeldsensoren) entwickelt, die auch als Druckgerät ausgeführt werden können. Langjährige Erfahrungen zur Auslegung von Kryostaten und das für die Herstellung und Prüfung erforderliche Know-how liegen vor.

Produktportfolio ILK Kryostate

Besondere Merkmale der ILK-Kryostate aus GFK und Metall sind:

  • Arbeitstemperaturen 4 K bis 350 K, mit sehr hoher Temperaturkonstanz (z.B. 3 mK bei Metallkryostaten zur Kühlung optischer Sensoren)
  • Ausführung auch in GFK als Druckgerät möglich
  • Variable Füllmengen von 200 ml bis 1000 Liter
  • Automatische Befüllung und Rückverflüsssigung sowie Ausstattung mit individueller Sensorik zur Überwachung möglich
  • Sehr niedrige Verdampfungsverluste
  • Hohe Vakuumstandzeit
  • Mit GFK erreichbare Leckrate typischerweise 10-10 mbar l / s
  • HF-Rauschen < 1 % im Bereich von 10 Hz bis 2 MHz
  • Magnetisches Rauschen kleiner als 3 fT / Hz½
  • Sehr geringe Kalt-Warm-Abstände, bis zu 2 mm bei Finger-Kryostate

GFK-Kryostate für die Werkstoffprüfung können mit einem einstellbaren Kalt-Warmabstand (z-Achse) und lageunabhängig gefertigt werden. Für Messungen kleinster Magnetfelder (Herz-, Hirndiagnostik) kann eine Vorrichtung zur Einstellung der x-y-Position des Sensors eingebaut und der Kryostat schwenkbar gelagert werden. Eine vollkommene Lageunabhängigkeit (360° Rotation) bei gleichbleibender Kälteleistung und Temperaturstabilität ist möglich. GFK-Kryostate z.B. für geologische Erkundungen sind auch mit einer Feststoffisolation lieferbar. Die lasergestützte Gasanalyse mittels Laserdioden benötigt Metallkryostate mit sehr hohen Ansprüchen an die Temperaturkonstanz von 3 mK am Sensorort.

Sonderanfertigungen nach Kundenwünschen sind möglich.

Beispiele

  • Erster lageunabhängige nichtmetallischer Helium-Kryostat (z.B  für Sensorkühlung); aus GFK, mit abgasgekühlten Strahlungsschirm, ohne LN2-Reservoir. 0,1 W Wärmeeintrag (entsprechen 3 Liter LHe pro Tag).
  • Erster LN2-Bad Kryostat aus GFK für Sensorkühlung ohne Halsrohr mit Spezialstopfen, Verbrauch 0,9 Liter LN2 pro Tag, Füllvolumen 32 Liter, entspricht einer Standzeit von mehr als 35 Tagen.
  • Für Ringkryostate aus GFK als Druckbehälter, ohne Isolation am Deckel, u.a. geeignet zur Kühlung von HTSL-Komponenten ist ein Wärmeeintrag kleiner 6 W / m² (je nach Design) erreichbar.

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