DE4019816A1 - Kryostat mit kryokuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kryostat mit einem Kryokühler. Diese Art von Kryostat mit einem Kryokühler kühlt beispielsweise einen supraleitenden Magnet einer kernmagnetischen Resonanzanordnung.

Ein herkömmlicher Kryostat mit einem Kryokühler, wie er beispielsweise in JP-A-63-51 849 offenbart ist, weist ein Vakuumgefäß auf, das flüssiges Helium als Kühlmittel zum Kühlen eines supraleitenden Magneten enthält. Flüssiges Helium ist sehr teuer und kann leicht verdampfen, weshalb es in einem Wärmeabschirmrohr enthalten ist. Ein Helium- Kryokühler ist außerhalb des Vakuumgefäßes angeordnet, und ein Kühlteil dieses Kryokühlers ist mit einer Wärme­ übergangsplatte des Wärmeabschirmrohres so verbunden, um das flüssige Helium zu kühlen. Diese verbundenen Teile des Kühlteils und der Wärmeübergangsplatte sowie das Wärme­ abschirmrohr sind innerhalb einer gemeinsamen Vakuumkammer des Vakuumgefäßes angeordnet.

Wenn es erforderlich ist, den Helium-Kryokühler auszutau­ schen, muß die Vakuumkammer zur Atmosphäre geöffnet wer­ den, um den Kühlteil des Helium-Kryokühlers von der Wärme­ übergangsplatte zu trennen. Aus diesem Grund muß, vor dem Austausch des Helium-Kryokühlers, der elektrische Strom im supraleitenden Magnet einmal nach außen abge­ führt werden, und die Gesamttemperatur des Kryostaten muß durch Verdampfen des gesamten flüssigen Heliums er­ höht werden. Dann muß die Vakuumkammer nach dem Austausch des Helium-Kryokühlers wieder unter Vakuumbedingung ge­ bracht werden, und flüssiges Helium muß wieder in das Vakuumgefäß eingefüllt und wieder gekühlt werden. Weiter muß der supraleitende Magnet erneut mit Strom gespeist werden.

Daher leidet der herkömmliche Kryostat mit einem Kryokühler unter den Problemen, daß jedesmal beim Austausch des Helium- Kryokühlers eine große Kühlmittelmenge verloren wird und daß eine längere Zeit zum Starten des Betriebs des Kryo­ stats erforderlich ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kryostat zu entwickeln, der einen Verlust an Kühlmittel zur Zeit des Austausches eines Kryokühlers vermeidet und sich zum Starten seines Betriebs innerhalb einer kurzen Zeit eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kryostat mit:
einem Vakuumgefäß;
Trennbauteilen zum luftdichten Trennen des Vakuumgefäßes in eine erste Vakuumkammer und eine zweite Vakuumkammer;
Wärmeabschirmbauteilen, die in der ersten Vakuumkammer eingekapselt sind;
einem innerhalb der Wärmeabschirmbauteile eingekapselten Kühler zur Aufnahme eines zu kühlenden Körpers und von Kühlmittel zum Kühlen des zu kühlenden Körpers;
einem außerhalb des Vakuumgefäßes angeordneten Kryokühler, der einen innerhalb der zweiten Vakuumkammer angeordneten Kühlteil hat;
einem Wärmeübergangsweg, längs dessen Wärme von den Wärme­ abschirmbauteilen zum Kühlteil des Kryokühlers durch einen Teil der Trennbauteile übertragen wird;
wenigstens zwei in der zweiten Vakuumkammer vorgesehenen Öffnungen, durch die die zweite Vakuumkammer zur Atmosphäre geöffnet werden kann; und
lösbar an den zugehörigen Öffnungen montierten Abdeck­ bauteilen zum Halten der zweiten Vakuumkammer unter Vakuum­ bedingung, auf welchen Abdeckbauteilen der Kryokühler montiert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kryo­ staten sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung veranschau­ lichten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kryostaten, der in einer kernmagnetischen Resonanzanordnung verwendet wird;

Fig. 2 eine vergrößerte teilweise Querschnittsdar­ stellung des Kryostaten der Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 Teilquerschnittsdarstellungen zur Veran­ schaulichung abgeänderter Formen des Kryo­ staten der Fig. 1; und

Fig. 6 einen Querschnitt eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kryostaten, der zum Kühlen einer kryoelektro­ nischen Anordnung verwendet wird.

Ein in den Fig. 1 und 2 gezeigter Kryostat wird zum Kühlen supraleitender Magnete 1 einer kernmagnetischen Resonanz­ anordnung verwendet. Der Kryostat weist ein Vakuumgefäß 2 aus nichtrostendem Stahl auf, das einen Heliumbehälter 3 enthält. Der Heliumbehälter 3 enthält die supraleitenden Magnete 1 und flüssiges Helium 4 zum Halten der Magnete 1 im supraleitenden Zustand. Der Kryostat weist außerdem einen Helium-Kryokühler 5 auf, der einen Kompressor 51, einen Körper 52 und einen Kühlteil 53 enthält. Das Vakuum­ gefäß 2 ist durch eine Trennwand 6 in eine erste Vakuum­ kammer 21 und eine zweite Vakuumkammer 22 unterteilt. Der Heliumbehälter 3 wird von einem äußeren Wärmeabschirm­ rohr 31 und einem inneren Wärmeabschirmrohr 32 umgeben. Der Kühlteil 53 des Helium-Kryokühlers 5 kühlt die Wärme­ abschirmrohre 31 und 32 zum Halten des flüssigen Heliums auf äußerst niedrigen Temperaturen, wodurch die supra­ leitenden Magnete 1 im supraleitenden Zustand gehalten werden. Der Heliumbehälter 3 sowie die Wärmeabschirmrohre 31 und 32 sind innerhalb der ersten Vakuumkammer 21 ange­ ordnet, und der Kühlteil 53 des Kryokühlers 5 ist inner­ halb der zweiten Vakuumkammer 22 angeordnet.

Die Trennwand 6 weist eine Hülle 61 aus nichtrostendem Stahl, einen Faltenbalg 62 aus nichtrostendem Stahl, eine Hülle 63 aus nichtrostendem Stahl, einen Faltenbalg 64 aus nichtrostendem Stahl, eine nichtrostende Stahlhülle 65 mit einem Vielwandaufbau, einen Faltenbalg 66 aus nicht­ rostendem Stahl und eine Hülle 67 aus nichtrostendem Stahl auf, die miteinander verbunden sind (Fig. 2).

Die zweite Vakuumkammer 22 hat an ihrem einen Ende eine zur Atmosphäre geöffnete Öffnung 222. Ein Abdeckbauteil 223 ist an der Öffnung 222 durch Bolzen 224 lösbar ange­ bracht. Die Öffnung 222 wird durch das Abdeckbauteil 223 und einen O-Ring 225 luftdicht geschlossen. Das Abdeck­ bauteil 223 ist ein Teil der Wand 24 des Vakuumgefäßes 2, nachdem es an der Öffnung 222 montiert ist.

Ein Flansch 23 ist am anderen Ende der zweiten Vakuum­ kammer 22 gebildet, das mit einer zur Atmosphäre geöffneten Öffnung 226 versehen ist. Ein Abdeckbauteil 227 aus nicht­ rostendem Stahl ist an der Öffnung 226 lösbar durch Bolzen 228 angebracht. Die Öffnung 226 ist durch das Abdeckbauteil 227 und einen O-Ring 229 luftdicht geschlossen. Der Flansch 23 ist an einem magnetischen Abschirmteil 39 größerer Masse als der des Vakuumgefäßes 2 des Kryostaten befestigt. Ein Teil der Wand 24 des Vakuumgefäßes 2, der angrenzend an den Flansch 23 angeordnet ist, wird durch einen Falten­ balg 241 gebildet. Mit dieser Anordnung kann der Kryokühler­ körper 52 leicht an Ort und Stelle montiert werden, und Vibrationen des Kryokühlers können absorbiert werden, wodurch die Erzeugung von Geräuschen unterdrückt wird.

Der Kühlteil 53 des Helium-Kryokühlers 5 hat eine erste Kaltstation 531 und eine zweite Kaltstation 532. Diese Kaltstationen 531 und 532 reichen durch das Abdeckbauteil 227 und die Öffnung 226 in die zweite Vakuumkammer 22. Der Körper 52 des Helium-Kryokühlers 5 ist auf dem Ab­ deckbauteil 227 montiert.

Die erste Kaltstation 531 und das äußere Wärmeabschirm­ rohr 31 sind thermisch durch ein erstes Wärmeübergangsbau­ teil verbunden. Die zweite Kaltstation 532 und das innere Wärmeabschirmrohr 32 sind thermisch durch ein zwei­ tes Wärmeübergangsbauteil verbunden.

Das erste Wärmeübergangsbauteil weist einen inneren Wärme­ übergangsflansch 71 aus Kupfer oder Aluminium, der an seiner einen Seite mit der ersten Kaltstation 531 durch einen Bolzen 81 über einen Zwischenring 82 aus Indium verbunden und an seinem Außenumfang mit dem Innenumfang der Hülle 63 verbunden ist, einen äußeren Wärmeübergangs­ flansch 72 aus Kupfer oder Aluminium, der mit dem inneren Wärmeübergangsflansch 71 durch die Hülle 63 thermisch gekoppelt oder verbunden ist, eine Wärmeübergangs­ platte 73 aus Kupfer, die mit dem äußeren Wärmeübergangs­ flansch 72 durch einen Bolzen 83 verbunden ist, und ein Auflager 33 auf, das mit der Wärmeübergangsplatte 73 durch einen Bolzen 84 und auch mit dem äußeren Wärmeabschirmrohr 31 verbunden ist.

Das zweite Wärmeübergangsbauteil weist, wie das erste Wärmeübergangsbauteil, einen inneren Wärmeübergangsflansch 74 aus Kupfer oder Aluminium, der an seiner einen Seite mit der zweiten Kaltstation 532 durch einen Bolzen 85 über einen Zwischenring 86 aus Indium verbunden und an seinem Außenumfang mit dem Innenumfang der Hülle 65 verbunden ist, einen äußeren Wärmeübergangsflansch 75 aus Kupfer oder Aluminium, der mit dem inneren Wärme­ übergangsflansch 74 durch die Hülle 65 thermisch verbun­ den ist, eine Wärmeübergangsplatte 76 aus Kupfer, die mit dem äußeren Wärmeübergangsflansch 75 durch einen Bol­ zen 87 verbunden ist, und ein Auflager 34 auf, das mit der Wärmeübergangsplatte 76 durch einen Bolzen 88 ver­ bunden und auch mit dem inneren Wärmeabschirmrohr 32 ver­ bunden ist. Eine Kühlplatte 41 ist am inneren Wärmeüber­ gangsflansch 74 durch den Bolzen 85 befestigt.

Die Hülle 63 ist einstückig mit dem inneren Wärmeüber­ gangsflansch 71 und dem äußeren Wärmeübergangsflansch 72 durch Löten oder Hartlöten metallurgisch verbunden, und gleichartig ist die Hülle 65 einstückig mit dem inneren Wärmeübergangsflansch 74 und dem äußeren Wärme­ übergangsflansch 75 durch Löten oder Hartlöten metallur­ gisch verbunden.

Um das Eindringen von Strahlungswärme von einem Teil ge­ wöhnlicher Temperatur zu vermeiden, deckt eine Wärmeab­ schirm-Rohrhälfte 35 die Kaltstationen 531 und 532 ab. Eine Wärmeübergangsplatte 36 ist an ihrem einen Ende mit dem äußeren Wärmeübergangsflansch 72 und an ihrem anderen Ende mit einer Wärmeabschirmung 38 durch ein Wärmeüber­ gangsbauteil 37 in der Form eines Kupfernetzes thermisch verbunden. Daher ist eine Wärmeabschirmscheibe 40 an einem inneren Teil der Hülle 65 durch Schrauben befestigt, wo­ durch das Eindringen von Strahlungswärme vom Teil gewöhn­ licher Temperatur verhindert wird.

Buchsen 68 und 69 sind innerhalb der Hüllen 63 und 65 unter Abstand von den jeweiligen Innenumfängen der Hüllen angeordnet, um einen ringförmigen Spielraum dazwischen vorzusehen. Mit diesem Aufbau werden, auch wenn der Kryo­ kühlerkörper 52 nicht montiert ist, die Hüllen 63 und 65 zueinander koaxial gehalten.

Es wird nun der Vorgang des Austausches des Kryokühlers 5 beschrieben.

Zunächst wird der Betrieb des Kryokühlers 5 angehalten. Dann wird Heliumgas von einer Gasbombe 91 zur zweiten Vakuumkammer 22 durch Ventile 92 und 93 und eine im Flansch 23 gebildete Gaseinlaßöffnung 25 zugeführt, bis der Druck der zweiten Vakuumkammer ein dem Atmosphärendruck im we­ sentlichen gleiches Niveau erreicht. Während der Zufuhr des Heliumgases von der Gasbombe 91 wird das Abdeckbauteil 223 gelöst. Danach wird die Öffnung 222 durch einen Vinyl­ streifen od. dgl. geschlossen, und in diesem Zustand werden die Wärmeabschirmscheibe 40 und die Kühlplatte 41 gelöst. Dann wird ein Werkzeug in einen im inneren Wärmeübergangs­ flansch 74 gebildeten Ausschnitt 741 eingeführt, um den Bolzen 81 zu entfernen. Schließlich werden die Bolzen 228 entfernt, und der Körper 52 und der Kühlteil 53 des Kryokühlers 5 werden durch Abnehmen des Abdeckbauteils 227 vom Vakuumgefäß 2 entfernt.

Wenn ein neuer Kryokühler 5 anzubringen ist, wird der Kühlteil 53 des neuen Kryokühlers 5 in die zweite Vakuum­ kammer 22 eingebracht, und das Abdeckbauteil 227 wird am Flansch 23 durch Verbolzen befestigt, und der innere Wärmeübergangsflansch 71 wird an der ersten Kaltstation 531 durch Verbolzen befestigt. Dann werden die Wärmeab­ schirmscheibe 40 und die Kühlplatte 41 mit der zweiten Kaltstation 532 durch Verbolzen verbunden. Schließlich wird das Abdeckbauteil 223 durch Verbolzen befestigt. Dann wird das Ventil 92 geschlossen, und ein Ventil 94 wird geöffnet, und die zweite Vakuumkammer 22 wird durch eine Vakuumpumpe 95 zum Vakuum evakuiert. Das Resthelium­ gas wird durch die Kühlplatte 41 und ein Absorbens, wie z. B. auf der Kühlplatte 41 vorgesehene aktivierte Holz­ kohle 42, kondensiert und absorbiert, wodurch der Vakuum­ grad innerhalb des Vakuumgefäßes 2 gesteigert wird. Dann wird der Kryokühler 5 in Betrieb gesetzt. Heliumgas mit hohem Druck wird vom Kompressor 51 zu einem Expander des Körpers 52 durch ein Rohr 55 zugeführt und adiabatischer Expansion zur Erzeugung von Kälte unterworfen. Das expan­ dierte Heliumgas wird zum Kompressor 51 durch ein Rohr 54 zurückgeführt. Daher werden die erste Kaltstation 531 und die zweite Kaltstation 532 auf etwa 80 K bzw. etwa 20 K gekühlt. Weiter werden das äußere und das innere Wärmeabschirmrohr 31 und 32 innerhalb der ersten Vakuum­ kammer 21 durch die erste bzw. die zweite Kaltstation 531 und 532 über das erste und das zweite Wärmeübergangs­ bauteil gekühlt. So kehrt der Kryostat bald in seinen vorbestimmten Betriebszustand zurück.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Kryokühler 5 auszutauschen ist, die erste Vakuumkammer 21, die das äußere Wärmeabschirmrohr 31 und das innere Wärmeabschirm­ rohr 32 enthält, nicht zur Atmosphäre geöffnet, sondern in einem Vakuumzustand gehalten. Daher wird die Wärmeiso­ lierung des Heliumbehälters 3 nicht beeinträchtigt, und der Verlust des Heliumgases aufgrund von Verdampfung kann vermieden werden.

Weiter ist, wenn der Kryokühler auszutauschen ist, alles, was zu geschehen hat, die Bolzen zu lösen und zu befesti­ gen und das Gas in die zweite Vakuumkammer einzuführen sowie das Gas aus dieser abzulassen. Daher kann der Aus­ tausch ohne weiteres erfolgen, und der Kryostat kann in kurzer Zeit in seinen vorbestimmten Betriebszustand zurück­ kehren.

Weiter werden, da die Trennwand 6 die Faltenbälge 62, 64 und 66 hat, die Wärmeschrumpfung des Kühlteils des Kryokühlers sowie Schwingungen des Kryokühlers absor­ biert. Dies verhindert einen Ermüdungsbruch der Wand der zweiten Vakuumkammer 22. Weiter können der Wärmeübergangs­ weg zwischen den Abdeckbauteilen 223 und 227 sowie der Wärmeübergangsweg zwischen jedem Abdeckbauteil und jedem Wärmeübergangsflansch länger gemacht werden, und dann wird der Wärmeübergang verringert, wodurch das Eindringen von Wärme in jede Kaltstation vermindert wird.

Da die entgegengesetzten Enden der zweiten Vakuumkammer 22 zur Atmosphäre geöffnet werden können, wird die Trenn­ wand 6 weder durch eine Kompressionsbelastung noch eine Zugbelastung aufgrund der Druckerhöhung auf den Atmosphärendruck und die Evakuierung auf Vakuum beim Aus­ wechseln des Kryokühlers beeinträchtigt. Daher kann die Dicke der Faltenbälge 62, 64 und 66 der Trennwand 6 gering gemacht werden. Bei dieser Anordnung kann der Wärmeübergang durch Leitung auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, und der Betrag eindringender Wärme in Richtung zu den Wärmeabschirmrohren kann vermindert werden.

Weiter sind bei diesem Ausführungsbeispiel das Abdeckbauteil 227, die Trennwand 6 und das Vakuumgefäß 2 sämtlich aus nichtrostendem Stahl hergestellt und untereinander durch Schweißen verbunden, wodurch die Luftdichtheit zwischen der ersten Vakuumkammer 21 und der zweiten Vakuumkammer 22 verbessert ist.

Als der Helium-Kryokühler können ein Gifford-McMahon- Kryokühler, ein Solvey-Kryokühler, ein Stirling-Kryokühler, ein Clude-Kryokühler, ein Vuilleumier-Kryokühler und ein Pulse Tube-Kryokühler verwendet werden. Auch kann anstelle des Helium-Kryokühlers ein elektronischer Kryokühler mit einer Peltier-Einrichtung, die kein Heliumgas verwendet, eingesetzt werden.

Ein in Fig. 3 gezeigter, abgewandelter Kryostat unter­ scheidet sich von dem Kryostat in Fig. 1 darin, daß der innere und der äußere Wärmeübergangsflansch 71 und 72 durch einen einzigen Wärmeübergangsflansch 77 aus Kupfer oder Aluminium ersetzt ist und daß der innere und der äußere Wärmeübergangsflansch 74 und 75 durch einen ein­ zigen Wärmeübergangsflansch 78 aus Kupfer oder Aluminium ersetzt ist. Die Wärmeübergangsflansche 77 und 78 sind mit der ersten bzw. der zweiten Kaltstation 531 und 532 durch einen Bolzen 81 bzw. einen Bolzen 85 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Wärmeübergangsflansch 77 aus Kupfer oder Aluminium und der Hülle 63 aus nichtrostendem Stahl (d. h. die Verbindung zwischen unterschiedlichen Metallen) sowie die Verbindung zwischen dem Wärmeüber­ gangsflansch 78 aus Kupfer oder Aluminium und der Hülle 65 aus nichtrostendem Stahl (d. h. die Verbindung zwischen unterschiedlichen Metallen) ist durch Hartlöten, Diffusions­ verbindung, Reibverbindung oder Explosionsverbindung vorge­ nommen. Da jeder der Wärmeübergangsflansche 77 und 78 von einem Einstückaufbau ist, ist der Widerstand gegen­ über Wärmeübergang im Wärmeübergangsflansch gering, und daher können die Wärmeabschirmrohre weiter gekühlt werden, wodurch der Betrag einer Verdampfung des Heliumgases wei­ ter vermindert wird.

Ein anderer, in Fig. 4 gezeigter abgewandelter Kryostat unterscheidet sich vom Kryostat in Fig. 3 dadurch, daß die Verbindung jedes Wärmeübergangsflansches mit einer zugehörigen der Kaltstationen nicht durch den Bolzen, sondern durch Reibungskontakt zwischen abgeschrägten Tei­ len erfolgt. Im einzelnen ist ein kegelstumpfförmiger Ring 533 thermisch mit der ersten Kaltstation 531 durch Hartlöten integriert, und ein kegelstumpfförmiger Ring 534 ist mit der zweiten Kaltstation 532 durch Hartlöten thermisch integriert. Wärmeübergangsflansche 77 und 78 haben Ausnehmungen 771 bzw. 781, die von komplementärer Form zu den kegelstumpfförmigen Ringen 533 bzw. 534 sind. Das Magnetabschirmbauteil 39 hat einen Einschnitt 441 zur Ermöglichung der Bewegung des Flansches 23. Bei diesem Aufbau kann durch Befestigen des Abdeckbauteils 227 am Flansch 23 durch die Bolzen 228 jeder der Wärmeübergangs­ flansche mit einer zugehörigen der Kaltstationen thermisch integriert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel entfällt die Verwendung der Kühlplatte, und aktivierte Holzkohle 42 wird direkt mit dem Wärmeübergangsflansch 78 verbunden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird aufgrund einer Druck­ differenz zwischen der zweiten Vakuumkammer 22 und der Atmosphäre jede der Kaltstationen zwangsläufig gegen einen zugehörigen der Wärmeübergangsflansche gedrückt. Wenn der Druck der zweiten Vakuumkammer 22 auf ein dem Atmos­ phärendruck im wesentlichen gleiches Niveau gesteigert wird, sobald der Kryokühler auszutauschen ist, kann der Kühlteil des Kryokühlers leicht entnommen werden, indem man lediglich den Bolzen 228 löst.

Weiter kann das Abdeckbauteil 223 direkt mit dem Vakuum­ gefäß 2 durch Schweißen verbunden werden. Auch kann das Abdeckbauteil 227 auf dem Magnetabschirmbauteil 39 so montiert werden, um sich in der Richtung der Einführung des Kühlteils des Kryokühlers zu bewegen, in welchem Fall die Gewichte des Abdeckbauteils 227 und des Kryokühler­ körpers 52 vom Magnetabschirmbauteil 39 getragen werden.

Ein weiterer, in Fig. 5 gezeigter abgewandelter Kryostat unterscheidet sich von dem Kryostat in Fig. 1 dadurch, daß statt des Bolzens 81 ein langer Bolzen 811 zum Ver­ binden des inneren Wärmeübergangsflansches 71 mit der ersten Kaltstation 531 verwendet wird. Bei diesem Aufbau kann, da der Bolzen 811 und der Bolzen 85 aneinander an­ grenzend angeordnet werden, das Festziehen und das Lösen des Bolzens erleichtert werden.

Fig. 6 zeigt einen Kryostat nach einem anderen Ausführungs­ beispiel der Erfindung, der zum Kühlen einer elektrischen Anordnung 11, wie z. B. eines Sensors mit Verwendung einer Josephson-Einrichtung oder einer supraleitenden Quantum­ interferenzeinrichtung, ausgelegt ist. Mit Ausnahme der Formen eines Heliumbehälters, einer Wärmeabschirmung und eines Vakuumgefäßes ist der Kryostat in Fig. 6 vom glei­ chen Aufbau wie der des Kryostats in Fig. 1, und daher entfällt hier eine Beschreibung des Rests. Der Heliumbe­ hälter 13 hat eine Rohrform und eine Öffnung 131 an seinem Oberteil. Ein Flansch 132 des Heliumbehälters 13 ist mit einer Öffnung 121 des Vakuumgefäßes 12 verbunden. Ein inneres Wärmeabschirmrohr 14 und ein äußeres Wärmeabschirm­ rohr 15 sind um den Heliumbehälter 13 herum montiert. Die Öffnung 121 wird durch ein Abdeckbauteil 16 geschlossen. Ein Verbinder 17 ist auf dem Abdeckbauteil 16 montiert und mit der elektrischen Einrichtung 11 durch Zuführungs­ drähte 18 verbunden. Ein nichtmagnetisches Abschirmrohr 19, das beispielsweise aus Permalloy oder nichtrostendem Stahl hergestellt ist, ist um das Vakuumgefäß 12 herum montiert. Das Abdeckbauteil 227 des Vakuumgefäßes 12 ist fest auf dem nichtmagnetischen Abschirmrohr 19 montiert. Der Kryostat dieses Ausführungsbeispiels liefert die gleichen Wirkungen wie der Kryostat in Fig. 1.

Claims (11)

1. Kryostat mit:
einem Vakuumgefäß (2);
Trennbauteilen (6) zum luftdichten Trennen des Vakuum­ gefäßes (2) in eine erste Vakuumkammer (21) und eine zweite Vakuumkammer (22);
Wärmeabschirmbauteilen (31, 32), die in der ersten Vakuumkammer (21) eingekapselt sind;
einem innerhalb der Wärmeabschirmbauteile (31, 32) eingekapselten Kühler (3) zur Aufnahme eines zu kühlen­ den Körpers (1) und von Kühlmittel (4) zum Kühlen des zu kühlenden Körpers;
einem außerhalb des Vakuumgefäßes (2) angeordneten Kryokühler (5), der einen innerhalb der zweiten Vakuum­ kammer (22) angeordneten Kühlteil (53) hat;
einem Wärmeübergangsweg (33, 73, 72, 63, 71, 82; und 34, 76, 75, 74, 86; und 77, 78; und 533, 534), längs dessen Wärme von den Wärmeabschirmbauteilen (31, 32) zum Kühlteil (53) des Kryokühlers (5) durch einen Teil der Trennbauteile (6) übertragen wird;
wenigstens zwei in der zweiten Vakuumkammer (22) vorge­ sehenen Öffnungen (222, 226), durch die die zweite Vakuumkammer (22) zur Atmosphäre geöffnet werden kann; und
lösbar an den zugehörigen Öffnungen (222, 226) mon­ tierten Abdeckbauteilen (223, 227) zum Halten der zweiten Vakuumkammer (22) unter Vakuumbedingung, auf welchen Abdeckbauteilen (223, 227) der Kryokühler (5) montiert ist.

2. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Trennbauteile (6) durch den Wärmeüber­ gangsweg erstrecken und
daß die Trennbauteile (6) und der Wärmeübergangsweg thermisch miteinander integriert sind.

3. Kryostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennbauteile (6) teilweise einen Faltenbalg­ bereich (62, 64, 66) enthalten.

4. Kryostat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Gasadsorptionsmittel (41, 42) aufweist, die thermisch in den Kühlteil (53) des Kryokühlers (5) integriert sind.

5. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergangsweg ein Wärmeübergangsbauteil (77, 78) enthält, das mit dem Kühlteil (53) verbunden ist und sich durch die Trennbauteile (6) zu den Wärme­ abschirmbauteilen (31, 32) erstreckt.

6. Kryostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübergangsweg ein erstes Wärmeübergangs­ bauteil (71, 74), das mit dem Kühlteil (53) verbunden ist und an den Trennbauteilen (6) anliegt, und ein zweites Wärmeübergangsbauteil (72, 75) aufweist, das an den Trennbauteilen (6) anliegt und sich zu den Wärmeabschirmbauteilen (31, 32) erstreckt, wobei das erste und das zweite Wärmeübergangsbauteil durch die Trennbauteile (6) thermisch miteinander integriert sind.

7. Kryostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübergangsbauteil (77, 78) mit dem Kühlteil (5) durch einen Bolzen (81, 85) verbunden ist.

8. Kryostat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübergangsbauteil (77, 78) oder der Kühl­ teil (53) eine keilförmige Oberfläche hat, während der bzw. das andere eine zu dieser keilförmigen Ober­ fläche komplementäre Oberfläche hat, und das Wärme­ übergangsbauteil (77, 78) und der Kühlteil (53) mit­ einander durch einen Reibkontakt zwischen den beiden Oberflächen verbunden sind.

9. Kryostat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wärmeübergangsbauteil (71, 74) mit dem Kühlteil (53) durch einen Bolzen (81, 85) verbunden ist.

10. Kryostat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübergangsbauteil (71, 74) oder der Kühl­ teil (53) eine keilförmige Oberfläche hat, während der bzw. das andere eine zu dieser keilförmigen Ober­ fläche komplementäre Oberfläche hat, und das Wärme­ übergangsbauteil (71, 74) und der Kühlteil (53) mit­ einander durch einen Reibkontakt zwischen den beiden Oberflächen verbunden sind.

11. Kryostat mit:
einem Vakuumgefäß (2) mit einer Wand;
Trennbauteilen (6) mit einer Wand zum luftdichten Trennen des Vakuumgefäßes (2) in eine erste Vakuum­ kammer (21) und eine zweite Vakuumkammer (22), welche Trennbauteile (6) einen Wandteil des Vakuumgefäßes (2) enthalten, der der Atmosphäre als Wandteil der Trennbauteile (6) zugewandt ist;
Wärmeabschirmbauteilen (31, 32), die in der ersten Vakuumkammer (21) eingekapselt sind;
einem innerhalb der Wärmeabschirmbauteile (31, 32) eingekapselten Kühler (3) zur Aufnahme eines zu kühlen­ den Körpers (1) und von Kühlmittel (4) zum Kühlen des zu kühlenden Körpers (1);
einem außerhalb des Vakuumgefäßes (2) angeordneten Kryokühler (5), der einen innerhalb der zweiten Vakuum­ kammer (22) angeordneten Kühlteil (53) hat;
einem Wärmeübergangsweg (33, 73, 72, 63, 71, 82; und 34, 76, 75, 74, 86; und 77, 78; und 533, 534), längs dessen Wärme von den Wärmeabschirmbauteilen (31, 32) zum Kühlteil (53) des Kryokühlers (5) durch einen Teil der Trennbauteile (6) übertragen wird;
wenigstens zwei in der zweiten Vakuumkammer (22) vor­ gesehenen Öffnungen (222, 226), durch die die zweite Vakuumkammer (22) zur Atmosphäre geöffnet werden kann; und
lösbar an den zugehörigen Öffnungen (222, 226) montierten Abdeckbauteilen (223, 227) zum Halten der zweiten Vakuum­ kammer (22) unter Vakuumbedingungen, auf welchen Ab­ deckbauteilen (223, 227) der Kryokühler (5) montiert ist.