Криостат

Криоста́т (от крио… и греч. στατός – стоящий, неподвижный), термостат, во внутреннем объёме которого поддерживается температура ниже температуры окружающей среды (в том числе в области криогенных температур). Криостат предназначен для проведения измерений физических величин (теплоёмкости, теплопроводности, электрического сопротивления и др.), обеспечения работы датчиков и приборов, осуществления процессов при низких температурах. Также применяется для испытаний материалов и изделий, их тепловой стабилизации или термообработки холодом.

Криостаты различаются по назначению, конструктивному исполнению, величине заданного уровня температур. В криостатах в качестве внешних источников охлаждения обычно используют сжиженные газы: азот, водород, гелий. Температуру в криостате поддерживают постоянной (с допустимыми отклонениями) или изменяют в заданном интервале температур, обеспечивая ряд её постоянных значений.

Криостаты простейшего типа имеют только рабочую камеру, погружённую непосредственно в охлаждающую жидкость.

Лабораторный стеклянный криостат обычно состоит из двух сосудов, вставленных один в другой, в пространстве между которыми создаётся вакуум (сосуд Дьюара).

Металлические криостаты наиболее надёжны в эксплуатации. В криостатах, работающих при температуре 4,2 К, внутренний сосуд заполнен жидким гелием в качестве основного хладагента или хранимого продукта, наружный – жидким азотом для снятия теплопритоков. В пространстве между гелиевым объёмом и наружным кожухом создаётся высокий вакуум, поддерживаемый в процессе эксплуатации с помощью вакуумного насоса и дополнительно адсорбентом.

Криостаты нередко совмещаются с холодильной машиной. Например, в криостатах для адиабатического размагничивания, наряду с исследуемым объектом, включают источник охлаждения – магнитный рефрижератор.

В микрокриогенных устройствах охлаждаемый приёмник инфракрасного излучения или квантовый усилитель помещён вместе с охлаждающим устройством в одной низкотемпературной камере (дроссельный микроохладитель и т. п.).

При разработке и эксплуатации криостатов предусматривается их защита от вредных теплопритоков. Притоки тепла к термостатируемой полости обычно вызваны излучением, теплопроводностью остаточного газа в вакуумной полости, теплопритоками вдоль тепловых мостов и др.