Optimalizace chladícího systému pro UHV SEM/SPM mikroskop

Optimization of cooling system for UHV SEM/SPM microscope

Garant: Ing Pavel Urban, Ph.D.

Charakteristika problematiky úkolu:

Téma je zaměřeno na optimalizaci průtokového chladícího systému navrženého k chlazení nízkoteplotních částí UHV SEM/SPM mikroskopu vyvíjeného v rámci projektu AMISPEC, Centra kompetence TAČR, který bude pracovat při proměnné teplotě vzorku v rozsahu 20 K – 700 K. K dosažení nízkých teplot bude jako chladivo použito kapalné helium (LHe, ~ 5 K) a kapalný dusík (LN2, ~ 77 K). Chladící systém sestává z průtokového kryostatu s tepelnými výměníky, přepouštěčem LHe (LN2) a zásobníku kryokapaliny. Proměnné teploty vzorku se dosahuje změnou průtoku chladiva. Pro stabilní tepotu vzorku (< 0.1 K) je klíčové dosáhnout ustáleného průtoku chladiva bez oscilací. Systém bude optimalizován pro použití LHe při teplotách nosiče vzorku 20 K – 300 K a LN2 při 100 K – 300 K. Téma bude řešeno ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky AV ČR, v.v.i. v Brně.

Cíle, kterých má být dosaženo:

Seznámit se se základy kryogenní techniky a průtokových systémů chlazení. Optimalizovat systém průtokového chlazení UHV SEM/SPM mikroskopu pro použití LHe a LN2 jako chladiva, který zajistí stabilní teplotou nosiče vzorku < 0.1 K.

Literatura:

1) J. Voňka, Design and verification of low temperature part of UHV – STM microscope, diplomová práce, FSI VUT Brno (2013)

2) J. Jelínek, Z. Málek, Kryogenní technika, SNTL (1982).

3) Weisend II, J.G. (ed.), Handbook of Cryogenic Engineering, Taylor & Francis (1998).

4) R. F. Barron, Cryogenic Heat Transfer, Taylor & Francis (1999).