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冷却・ひやします

真空中でサンプルを冷やすには、フロンなどの冷媒・液体窒素や液体ヘリウムの液化ガス温度を利用するか、電気的に冷蔵庫のお化けのような高性能冷凍機を使用して 10K 4.2K などの極低温状態を作り出し冷却させます。
いかに冷やすか? いかに低温を安定させるかは、経験と技術者の技の集大成です。
0℃以下の低温状態を特定の場所で欲しい場合や、そうしたアプリケーションなどでご相談に応じて低温技術のアドバイスや低温機器の製作など承ります。

液体窒素自動供給装置

液体窒素は-196℃の液体です。大気中常温では、台所の熱湯が入った鍋のように湯だって沸騰した状態と同じように見えます。そうした液体窒素を冷却槽まで送り込むには、ロートのように落とし込み構造で流し込むか、窒素ガス圧力を利用してところてん式に押し込むかです。

自動的に液体窒素の残量を監視してもらって、無くなったら自動供給してくれる装置があったら楽ですよね。それが「液体窒素自動供給装置」です。

液体窒素自動供給装置
※添付資料「液体窒素 自動供給 構成図」
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冷凍機 液体空気発生実験

冷凍機 液体空気発生実験 空気中で極低温状態を作りますと、大気中の窒素+酸素が液化され液体空気が作られます。こうした冷熱を利用して真空中でのガスをトラップしたり温調に利用したりするのです。

コールドトラップ

配管途中にLN2トラップを設置し、不必要なガス分子(特に水分など)を排除することが出来ます。水分が除かれますと綺麗な真空雰囲気が得られ製膜などに優れた成果が期待できます。バッフル式やフレキ式トラップなども製作可能です。

コールドトラップ 右側の霜が付いている部位がポイントです。
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真空チャンバー内冷却ジャケット

真空チャンバー内冷却ジャケット チャンバー内で低温実験恒温槽を雰囲気として作るため、内壁に液体窒素配管をめぐらすことで液体窒素温度を炉内で実現できます。

液体窒素 小型大気解放容器

液体窒素 小型大気解放容器 一般的には見慣れない形状をしています。上部の細い絞りの先に穴が開いており、そこから液体窒素を出すことが出来ます。但し、この容器はお酒のお銚子のようなもので人力で傾けて流しだす(汲み出す)のです。掲載容器は20L容器ですが、5L・10L・50Lなど規格品でございます。
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冷凍機 コールドヘッド

冷凍機 コールドヘッド 電気的に低温を作り出す冷凍機のコールドヘッドを、多目的に利用することが出来ます。温度上昇する負荷に対して冷凍機により冷却させれば現状を保持することも可能です。また、極低温ステージの設計、製作、加工、組み立て、立ち上げ、改造、修理などすべて対応可能です。

液体窒素容器 再液化機構

液体窒素容器 再液化機構 冷凍機の低温を利用し、通常であれば気化してしまう液体窒素の消費を抑えることが出来ます。バランスさえ取れれば液体窒素の補給が必要なくなるのです。冷凍機も多種ありますが、掲載機はAC100V で動作し、ユーティリティーの冷却水は不要です。 液体窒素の補充がままならない設備などにいかがでしょうか?

クライオスタット

クライオスタット 実験用など多目的にサンプルやステージを冷却し利用するクライオスタットの製作を承ります。見た目には容器のケーシングで覆われている為ただの容器にしか見えませんが内蔵されているコールドステージこそノウハウの塊です。多種多様なステージ製作ご相談を承ります。

実験用冷凍機

実験用冷凍機 架台の下部に収納された冷凍機の陽動部です。コンプレッサーとのIN、OUTサプライケーブルで接続され、99.9999%の高純度ヘリウムが冷やされて冷凍機側に流れ、負荷で温められるとコンプレッサーに戻って行き冷却されます。この繰り返しが冷凍機、クライオポンプなどの原理です。温調機、Ptセンサー用温度計などが付属機器として必須です。

超伝導マグネット

超伝導マグネット 冷凍機の冷熱を利用し超伝導状態を作り出し、試料導入口に磁場を発生させるマグネット設備です。これも冷凍機の応用例でありお客様のご要望により多種多様な設計、製作などが可能です。ご相談ください。

液体窒素配管

液体窒素配管は、真空に二重構造の配管内を-196℃の液体窒素が流れていきます。外装と内装の空間は、真空に封じきられており魔法瓶の断熱構造と同じ原理を長い配管で実現しています。ボンベやタンクから所定のユースポイントまでの液体窒素真空二重配管のご相談いただければ設計、製作いたします。

液体窒素クライオスタット

液体窒素クライオスタット フォトルミネッセンス測定や光半導体の評価など光学的測定が可能です。
液体窒素の消費量を抑えるため、トップフランジ部に、ニードルバルブを設置し適量の液体窒素をサンプルホルダー上部に導き、ヒーターにて温度コントロールを行います。
光学窓は2箇所または4箇所を標準としておりますが、それ以上の窓数にも対応設計いたします。石英ガラスが標準仕様ですが、他材質の窓材を使用することも可能です。
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最低到達温度80K以下
冷却方式液体窒素リザーバー型
温度コントロール範囲80K~450K
温度コントロール精度設定温度に対して±0.1K以内
冷却時間最低到達温度まで約30分
サンプル交換方式真空ブロー後、下部テール部を取り外し、交換
付属品温度コントローラー・温度センサー
オプションLED式液体窒素液面計

 

GM冷凍機型クライオスタット

GM冷凍機型クライオスタット クライオスタットにGM冷凍機を使用し、スイッチ一つで簡単に15K以下の温度環境を得られます。磁気抵抗測定、ホール効果測定、などの測定が可能です。テール部はオプションで非磁性材料(ベリリウム銅・FRP・真鍮など)で製作可能で、VSM(振動試料型磁力計)に使用することも可能です。クライオスタットは、0~90°まで回転させる事が可能で、特別な架台を必要とせず、電磁石に設置させる事が可能です。

最低到達温度15K以下
冷却方式2段式GM冷凍機
温度コントロール範囲15K~300K
温度コントロール精度設定温度に対して±0.15K以内
冷却時間20Kまで約2時間(VSM用は約3.5時間)
サンプル交換方式トップローディング
付属品自動GHe加圧装置,温度コントローラー・温度センサー
(本装置には別途、高真空排気装置が必要です。)

 

電子顕微鏡用液体ヘリウム冷却装置

電子顕微鏡用液体ヘリウム冷却装置 液体ヘリウムを連続フローさせサンプルを冷却するクライオスタットです。 電子顕微鏡は振動を嫌うため、ヘリウムのサプライ・リターンに細いステンレス管を使用し、外部からの振動を除去しています。冷却によるサンプルホルダーの膨張・収縮を最低減に抑えるため、熱交換器全体にヒーターを施工し、温度コントロール時の膨張・収縮を抑え高倍率でもサンプルの”逃げ”がない様、設計されています。専用のトランスファーチューブは弊社オリジナルの3重管式を採用し、ヘリウムの消費量を抑えます。

保障最低到達温度15K以下(実績4.5K)
冷却方式液体ヘリウム
(オプションユニットで液体窒素使用可能)
温度コントロール範囲15K~300K
温度コントロール精度設定温度に対して±0.1K以内
冷却時間最低到達温度まで約60分
(高倍率で長時間の定点温度測定の場合、
状態が安定するまで時間がかかる場合があります)
付属品専用3重管式LHeトランスファーチューブ
温度コントローラー・温度センサー
ガスハンドリングシステム・ダイアフラムポンプ

 

液体ヘリウム連続フロークライオスタット

液体ヘリウムを連続フローさせサンプルを冷却するクライオスタットです。 フォトルミネッセンス測定や光半導体の評価など光学的測定をサポートいたします。 光導入窓の大きさはφ5~φ50mmまで製作が可能です。オプションで低温シールドシャッターを取り付けることが可能で、極低温時ヘリウムの蒸発量を抑えることができます。 石英ガラスが標準仕様ですが、他材質の窓材を使用することも可能です。

最低到達温度4.2K以下
冷却方式液体ヘリウム
(オプションユニットで液体窒素使用可能)
温度コントロール範囲4.2K~300K
温度コントロール精度設定温度に対して±0.1K以内
冷却時間最低到達温度まで約40分
サンプル交換方式真空ブロー後、上部蓋を開けサンプル交換
付属品専用LHeトランスファーチューブ
温度コントローラー・温度センサー
(本装置には別途、高真空排気装置が必要です。)

 

4K冷凍機クライオスタット

4K冷凍機を使用したクライオスタットです。サンプルホルダーはGHe雰囲気にあり、ガス伝導にて、サンプルを冷却します。サンプルホルダーはアクセス径が広く、大型サンプルの冷却が可能です。トップローディング方式を採用しているため、素早いサンプル交換が可能です。

最低到達温度4.2K以下
冷却方式4KGM冷凍機使用 ヘリウムガス伝導方式
温度コントロール範囲4.2~300K
温度コントロール精度設定温度に対して±0.1K
冷却時間サンプルホルダーアクセス径φ100mmの場合、約4時間
サンプル交換方式トップローディング方式
サンプルホルダーは希望仕様にカスタマイズいたします。
付属品温度コントローラー・温度センサー等
(本装置には別途、高真空排気装置が必要です)

 

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