Tiefe Temperaturen

Kryostate des Typs CCR

Die Kryostate des Typs CCR sind sogenannte ‘Toploader’. Das Probenrohr ist mit Austauschgas gefüllt. Die Temperatur wird durch einen an das Probenrohr befestigten Sensor und Heizelement reguliert. Der Probenhalter ist im Allgemeinen am Probenstab befestigt. Temperaturen im Bereich von 3.5 K bis Raumtemperatur (RT) can reguliert werden. Um Temperaturen oberhalb der RT bis 700 K zu erzielen, muss der Probenraum evakuiert werden und ein spezieller Hoch-Temperature Probenstab verwendet werden (verfügbar für CCR 9-11 und JTC 1-4). Für diesen Fall wird die Temperaturkontrolle durch einen am Probenstab befestigten Heizelement und Sensor realisiert.

Spezifikationen

	CCR 4-23	cct3, 6, 7	JVC 1-2	cct 4,5	cvt1 VTI
Gemeinsame Eigenschaften
Temperaturbereich (K), mit Austausch im Probengas	2,8 – 300	3 – 300	1.5 – 300	3 – 300	1.5 – 300
Erweiterter Temperaturbereich (K), evakuierter Probenraum und HT Probenstab	T < 700 K	800	-	800	-
Abkühlzeit des Kryostaten: 300 K – Basistemperatur (h)	min. 2.5	min. 2.5	min. 0.7	min. 2.5	4
Abkühlzeit für den Probenwechsel mit dem Kryostaten bei der Basistemperatur (h)	< 1.5	< 1.5	min. 0.7	< 1.5	1.5
Abmessungen				Saphirfenster
Durchmesser des Probenraums (mm)	< 50 and < 80	< 60	< 50	< 60	50
Höhe des Probenraums (Strahlfenster) (mm)	~ 75	~ 100	~ 50	~ 100	135
Verfügbare Probenstäbe
Standard-Stab für T (K)	< 300	< 300	< 300	< 300
Hoch-Temperatur-Stab für T (K)	< 700	800	-	800
Rotationsprobenstäbe um Probenrotation mit fixierter Kryostatposition	verfügbar	manuell	-	manuell
Gas-Adsorptions-Stab	verfügbar	-	-	-
Hoch-Temperatur-Stab	verfügbar	-	-	-
Hoch-Temperatur-Stab für Gasdruckzellen (max. 4 kbar)	verfügbar	-	-	-

Tief-Temperatur-Einsätze CCI (Low Temperature Inserts)

Um Temperaturen von unter 3K zu erreichen, stehen Tieftemperatureinsätze (CCI) zur Verfügung. Diese Einsätze funktionieren in Kombination mit Toplader-Kryostaten vom Typ CCR. Mit 3He-CCI-Einsätzen kann eine Basistemperatur von bis zu 450 mK erreicht werden. Um eine noch tiefere Basistemperatur von 50 mK zu erzielen, kann der 3He/4He-CCI-Einsatz verwendet werden.

Spezifikationen

	CCl – ³He	JKC1-2 – ³He/⁴He
Temperaturbereich	450 mK – 10 K	20 mK – 1 K
Abkühlzeit (h)	5	6
Durchmesser des Probenraums (mm)	30	30
Höhe des Probenraums (mm)	145	100
Abstand der kalten Platte zur Strahlebene (mm)	106.5	80

Kryostate des Typs CC

Der Probenraum dieses Flüssig-Kryogen-freien Kryostaten CC ist innerhalb eines isolierten Vakuums. Das Temperieren der Probe wird durch thermische Leitfähigkeit des Probenhalters und der kalten Platte realisiert. Um Temperaturgradienten zu vermeiden, ist eine Probenbefestigung mit einer adäquaten thermischen Leitfähigkeit notwendig. Im Fall einer Probe mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit sollte die Verwendung der Probe in einem Austauschgases (He) oder der Einsatz eines Kryostaten vom Typ CCR in Betracht gezogen werden.

Spezifikationen

	CC 1-4	CC 5-6	CC -7-CCM	CC 8-10	JCC 1-3
Temperaturbereich (K)	2.8 – 300	2.2 – 300	2.2 – 300	2.8 – 600	3 – 300
Abkühlzeit 300 K – 2.8 K (h)	2.5	2	4	5	2.5
Abkühlzeit 600 K – 2.8 K (h)	-	-	-	5	-
Durchmesser des Probenraums (mm)	60	10	55	< 138 (CC-8); < 55 (CC-9, CC-10)	80
Höhe des Probenraums (mm)	110	10	85	< 136 (CC-8); < 85 (CC-9, CC-10)	100

Kryostat des Typs ADR (Adiabatic Demagnetization Refrigerator)

In Kombination mit einem Closed Cycle Vorkühl-System, macht diese Technologie einen kontinuierlichen Betrieb bei Temperaturen zwischen 300K und 300mK möglich. Ebenso kann durch den One-Shot Modus sogar eine Temperatur von unter 300mK erreicht werden.
Außerdem ermöglicht ein automatisches Probenladesystem einen Probenwechsel in nur wenigen Minuten, wodurch die Vorkühlzeiten minimiert werden. Für diese ADR-Modelle darf der Durchmesser der Proben maximal 30mm und die Länge maximal 70mm betragen.
Die ADR Kryostaten wurden speziell für Neutronenstreuexperimente entworfen. Der Probenraum mit einem Durchmesser von 180mm besteht aus Aluminium, und besitzt ein 360° umlaufendes Neutronenfenster. Momentan verfügt das MLZ über zwei Einheiten, die von der TUM und dem JCNS betrieben werden. Der ADR des JCNS wird am PANDA-Instrument als neuer Standard-Kryostat verfügbar sein.

Spezifikationen

	ADR Cryostat
Temperaturbereich (K)	300 – 0,300
Vorkühlzeit (h)	30
Kühlzeit bei Probenwechsel (h)	2,5
Maße
Durchmesser des Probenraums (mm)	30
Höhe des Probenraums (Strahlfenster) (mm)	70