Trillingsisolatie Cryostaat



opdrachtgever:Universiteit Leiden
business unit:Hightech systemen
markt:Kennisinstelling
doelgroep:engineering & development

Voor beter subatomair deeltjesonderzoek van de natuurkundige faculteit van de Leidse universiteit is ACE gevraagd de trilling van de cryostaat te reduceren.

Met een cryostaat is het mogelijk om tegen geringe kosten experimenten op zeer lage temperaturen uit te voeren. De lage temperaturen worden bereikt door een vloeistofbad van helium bad wordt toegevoerd aan het apparaat met een pulsbuis. Onder een hoge druk van 20 bar wordt de helium in de pulsbuis gedrukt. Door de snelle beweging van de moleculen zorgt voor de koeling.

De rotatie van de klep en de uitzetting van de pulsbuis leiden tot ongewenste trillingen van de cryostaat. Dit leidt tot kleine afwijkingen welke ten koste van de nauwkeurigheid van de proeven zoals STM, MRFM.

De wens van de Leidse Universiteit was om de bestaande te snel oxiderende slappe veren die tussen de platen zorgen voor de warmteoverbrenging te vervangen. Door een herontwerp in de vorm van een koper draad-gevonkte overbrenging. Verdere studies hebben aangetoond dat de trillingen veroorzaakt door de pulsbuis de grootste bijdrage hebben op de cryostaat. Het loskoppelen van de pulsbuis van de rest van de cryostaat kan worden bereikt door het creëren van een hoge stijfheid secundaire ondersteunende structuur voor de pulsbuis. Wanneer de vacuümkamer rondom de cryostaat sluit, is er nog steeds behoefte aan een flexibele verbinding.

De requirements voor het frame: • Stijfheid frame pulsbuis 1E8N/m • Stijfheid onderin, lager dan 10E2N/m

Het eindresultaat was een secundair buitenframe, evenwijdig aan het reeds bestaande frame, maar mechanisch geïsoleerd van het primaire frame. Dit nieuwe frame heeft op de top een gelaste ring waarin de pulsbuis is gemonteerd. Beide constructies zijn zo ontworpen dat de primaire en secundaire frames zijn op verschillende steunbalken gemonteerd zijn en mechanisch totaal los van elkaar zijn.

Project is uitgevoerd in een samenwerkingsverband tussen: Hittech Multin, Innoseis, Universiteit Leiden, Kasteel Metaal en ACE.