Les cryostats sont utilisés pour les expériences de physique à très basse température, comme celles menées à l'université de Leiden. Il s'agit de systèmes de refroidissement permettant de refroidir un système jusqu'à une température proche du zéro absolu (0,01 Kelvin).
La première étape du refroidissement implique l'utilisation d'un réfrigérateur à tube pulsé (PTR). Un tel PTR utilise un circuit fermé d'hélium gazeux qui est périodiquement comprimé dans la partie chaude du système, puis détendu dans les parties froides du PTR, qui se trouvent à l'intérieur du cryostat. Ce processus libère des vibrations.
Pour améliorer la recherche sur les particules subatomiques à la Faculté de physique de l'Université de Leiden, ACE a été chargée de concevoir une structure qui réduise les vibrations du cryostat :
- un cadre intérieur primaire supportant l'expérience ; il est mécaniquement isolé du cadre extérieur,
- un cadre extérieur secondaire, parallèle au cadre préexistant et d'une très grande rigidité, qui supporte le refroidisseur à tube d'impulsion (PTR) générateur de vibrations ; ce cadre supprime les vibrations.
Le nouveau cadre secondaire comporte un anneau soudé sur le dessus dans lequel le tube d'impulsion est monté. Ainsi, le tube d'impulsion a été séparé du reste du cryostat. Les structures ont été conçues de manière à ce que les cadres primaire et secondaire soient montés sur des poutres de support différentes et soient mécaniquement complètement séparés.
Pour fermer la chambre à vide du cryostat, il fallait encore une connexion flexible mais étanche au vide entre le cryostat et le tube d'impulsion, en l'occurrence un soufflet soudé au bord. En raison des forces exercées par le tube d'impulsion et de la réduction souhaitée des niveaux de vibration, l'équipe a déterminé que le cadre et la connexion au vide devaient répondre aux exigences suivantes :
- soufflet de rigidité du cadre 1*E8 N/m
- rigidité du soufflet inférieure à 1*E3 N/m
Le plus important est que les vibrations qui étaient auparavant présentes à 1,4 Hz et 2,8 Hz (la fréquence du tube d'impulsion) ne sont plus observées. Le niveau de vibration semble maintenant être limité par les vibrations présentes dans le laboratoire.Le projet a été réalisé en partenariat avec sept parties, dont Hittech Multin, Innoseis, l'université de Leiden et ACE. Pour plus d'informations, veuillez consulter la publication ci-dessous.
