低温容器是低温物理实验工作以及其他低温相关工作最基本的设备。50年代,洪朝生曾指导上海玻璃一厂生产了液氮和液氦实验用的玻璃杜瓦瓶,满足了国内实验工作的需要,对推动国内低温物理研究的开展有重要作用。到70年代,由于低温恒温器尺寸的加大和实验测量时间的加长以及不同科研、生产和其他方面的需求,迫切要求研制、生产多种类型、规格的低温容器。低温容器特点是类型、规格要求广泛,但需较大批量生产的并不多。
洪朝生对低温容器的研制、生产一直予以高度重视。在物理所低温研究室期间,就部署了相关的研制工作,并给予热心指导。在“武汉会议”“长沙会议”以及在制订“六五”“七五”低温超导规划时,他都把加强低温容器的研制列为低温技术基础研究和低温实验技术的一项重要工作内容。
1972年,物理所低温室根据某些尖端技术中对于非金属杜瓦瓶的需求,在建工部251厂协作下,完成了玻璃钢液氦容器的研制任务,容量分别为2升、5升和75升,蒸发率分别为0.16升/日、0.43升/日和3升/日,而在当时尚未见到国外有同类产品的相关报道。
1974年,低温室与沈阳新光机械厂合作,试制成YD-10型液氮冷冻生物制冷贮存容器,该贮存容器有效容积为10升,其结构与市售暖水瓶相似——由内外两层铝制壳体组成,两壁之间包扎一定数量的多层绝热材料并抽高真空,内容器外壁底部放置吸附剂,使真空得以长期维持。内筋管采用低热导率的玻璃钢材料制成,并与内铝壳用环氧粘接。由于采用新材料、新工艺,此类容器具有良好的冷藏性能,静置保持40天左右。此类容器应用范围广泛,主要用于畜牧业冷冻精液的贮存和运输,供人工授精、品种改良之用。在医疗卫生方面,供冷冻贮存细胞、疫苗、菌种(如血浆、皮肤、癌细胞等)之用,也可与其他设备配套供外科手术用。其他如食品工业、科学研究单位使用此类容器也很方便。制成的几十个容器供各单位使用,效果满意。
为了进行超导磁体实验和长时低温、超导实验工作,低温室于1970年开始研制金属液氦容器,先在100升液氦贮存容器上试用多层绝热材料与气冷屏技术,达到了日蒸发量约2.5%的水平。以后又参照国外多层气冷屏工艺,试制成数台供低温超导实验用的液氦容器,容器为20~100升,日蒸发量为2%~10%,满足了长时实验需求。在该金属容器中采用了自己研制的超导线连续液面指示器和定点指示器。在此基础上,低温中心在1979—1983年完成了金属液氦实验容器的系列化生产,其规格与性能分别为有效容积5升、15升和24升。当时,国内各实验室使用的这类金属液氦容器几乎都是由低温中心提供的。
中科院“六五”超导技术攻关期间,为解决液氦的贮存和输运设备,低温中心分别研制了HeA-100型输运式液氦容器、He-30型液氦容器及稳态汽泡式低温恒温器,满足了不同用途的需要。
HeA-100型运输式液氦容器的特点是:容器自身的结构强度能承受运输过程中的振动与冲击。容器的内外壳体用不锈钢制成,采用气冷多屏绝热形式,保证绝热性能良好。内筒不锈钢管悬吊于外壳顶部球面活动支承上,外面用波纹管密封,内筒可以摆动,减少颈管的弯曲应力,起到一定的缓冲作用。为确保容器的安全,采用防爆阀和安全阀保护内筒。内、外筒之间的真空夹层采用真空防爆阀加以保护。该容器经过两年多实地测试,绝热性能指标、蒸发率均很稳定,日蒸发量小于1.5%。容器在正常运输时,垂直与水平振动加速度值均在0.1g左右,远小于国外资料报道的垂直振动应小于2g、水平振动应小于1g的指标。
He-30型液氦容器是小型液氦实验用贮存容器,内、外筒都采用不锈钢材料制成,采用真空—多层气冷防辐射屏绝热形式。为了确保使用安全可靠,该容器配备了压力表、内筒安全阀、内外筒防爆阀、热振荡阻尼罐。容器的液氦静态蒸发量每日小于0.9升。该装置的特点是外型美观,重量轻,易于搬动,使用安全,液氦蒸发量低。各项指标达国外同类产品的水平。
稳态汽泡式低温恒温器是用于光荧光和光散射实验的低温容器。它采用一个活塞将容器分成主容器和尾部的气泡室两个部分。在活塞的锥面形成液—气两种状态的分界面。调节加热器的功率和锥面间隙,可以得到不同的温度。活塞周围的汽柱间隙提供了充足的热阻,以便防止气泡室温度较高时,过度热量传入主容器。该恒温器采用多层绝热的方式,比采用液氮保护的方式更具有结构紧凑、重量轻、加工和装配工艺简单等特点。它的工作温度为2~300K,有效容积为2升,液氦蒸发量在4.2~230K时小于0.22升/小时,在230~300K时小于0.28升/小时。在4.2~300K范围内,温度稳定性均在±0.025K以内。该装置首次在国内采用了先进的稳态汽泡技术,具有良好的温度稳定性和宽的测量温区,液氦蒸发量较低。在用于光学低温测量时,操作方便。在冷指型低温容器中,其主要性能指标达国际水平。
以上3种液氦容器于1985年10月通过院级鉴定,建议可小批量生产。1986年,“液氦系列容器与液氦生产和集中供应点的建立”获得中国科学院科技进步奖二等奖。
“六五”攻关期间,低温中心研究、试制及小批量生产了性能达国外同类产品质量的各种液氦贮存容器、运输容器、低温恒温器,加上自行研制的低温温度计、液面计以及提供温度计标定服务等项工作,实现了液氦生产、贮存、运输、使用“一条龙”,同时在很大程度上减少了液氦容器从国外的进口,对国内超导实验的开展起了积极的推动作用。1982—1985年,低温中心向国内实验室提供了各类液氦容器约150台,此外还积极承担了国内单位所需的异型磁体容器等的研制。
低温容器是低温物理实验工作以及其他低温相关工作最基本的设备。50年代,洪朝生曾指导上海玻璃一厂生产了液氮和液氦实验用的玻璃杜瓦瓶,满足了国内实验工作的需要,对推动国内低温物理研究的开展有重要作用。到70年代,由于低温恒温器尺寸的加大和实验测量时间的加长以及不同科研、生产和其他方面的需求,迫切要求研制、生产多种类型、规格的低温容器。低温容器特点是类型、规格要求广泛,但需较大批量生产的并不多。
洪朝生对低温容器的研制、生产一直予以高度重视。在物理所低温研究室期间,就部署了相关的研制工作,并给予热心指导。在“武汉会议”“长沙会议”以及在制订“六五”“七五”低温超导规划时,他都把加强低温容器的研制列为低温技术基础研究和低温实验技术的一项重要工作内容。
1972年,物理所低温室根据某些尖端技术中对于非金属杜瓦瓶的需求,在建工部251厂协作下,完成了玻璃钢液氦容器的研制任务,容量分别为2升、5升和75升,蒸发率分别为0.16升/日、0.43升/日和3升/日,而在当时尚未见到国外有同类产品的相关报道。
1974年,低温室与沈阳新光机械厂合作,试制成YD-10型液氮冷冻生物制冷贮存容器,该贮存容器有效容积为10升,其结构与市售暖水瓶相似——由内外两层铝制壳体组成,两壁之间包扎一定数量的多层绝热材料并抽高真空,内容器外壁底部放置吸附剂,使真空得以长期维持。内筋管采用低热导率的玻璃钢材料制成,并与内铝壳用环氧粘接。由于采用新材料、新工艺,此类容器具有良好的冷藏性能,静置保持40天左右。此类容器应用范围广泛,主要用于畜牧业冷冻精液的贮存和运输,供人工授精、品种改良之用。在医疗卫生方面,供冷冻贮存细胞、疫苗、菌种(如血浆、皮肤、癌细胞等)之用,也可与其他设备配套供外科手术用。其他如食品工业、科学研究单位使用此类容器也很方便。制成的几十个容器供各单位使用,效果满意。
为了进行超导磁体实验和长时低温、超导实验工作,低温室于1970年开始研制金属液氦容器,先在100升液氦贮存容器上试用多层绝热材料与气冷屏技术,达到了日蒸发量约2.5%的水平。以后又参照国外多层气冷屏工艺,试制成数台供低温超导实验用的液氦容器,容器为20~100升,日蒸发量为2%~10%,满足了长时实验需求。在该金属容器中采用了自己研制的超导线连续液面指示器和定点指示器。在此基础上,低温中心在1979—1983年完成了金属液氦实验容器的系列化生产,其规格与性能分别为有效容积5升、15升和24升。当时,国内各实验室使用的这类金属液氦容器几乎都是由低温中心提供的。
中科院“六五”超导技术攻关期间,为解决液氦的贮存和输运设备,低温中心分别研制了HeA-100型输运式液氦容器、He-30型液氦容器及稳态汽泡式低温恒温器,满足了不同用途的需要。
HeA-100型运输式液氦容器的特点是:容器自身的结构强度能承受运输过程中的振动与冲击。容器的内外壳体用不锈钢制成,采用气冷多屏绝热形式,保证绝热性能良好。内筒不锈钢管悬吊于外壳顶部球面活动支承上,外面用波纹管密封,内筒可以摆动,减少颈管的弯曲应力,起到一定的缓冲作用。为确保容器的安全,采用防爆阀和安全阀保护内筒。内、外筒之间的真空夹层采用真空防爆阀加以保护。该容器经过两年多实地测试,绝热性能指标、蒸发率均很稳定,日蒸发量小于1.5%。容器在正常运输时,垂直与水平振动加速度值均在0.1g左右,远小于国外资料报道的垂直振动应小于2g、水平振动应小于1g的指标。
He-30型液氦容器是小型液氦实验用贮存容器,内、外筒都采用不锈钢材料制成,采用真空—多层气冷防辐射屏绝热形式。为了确保使用安全可靠,该容器配备了压力表、内筒安全阀、内外筒防爆阀、热振荡阻尼罐。容器的液氦静态蒸发量每日小于0.9升。该装置的特点是外型美观,重量轻,易于搬动,使用安全,液氦蒸发量低。各项指标达国外同类产品的水平。
稳态汽泡式低温恒温器是用于光荧光和光散射实验的低温容器。它采用一个活塞将容器分成主容器和尾部的气泡室两个部分。在活塞的锥面形成液—气两种状态的分界面。调节加热器的功率和锥面间隙,可以得到不同的温度。活塞周围的汽柱间隙提供了充足的热阻,以便防止气泡室温度较高时,过度热量传入主容器。该恒温器采用多层绝热的方式,比采用液氮保护的方式更具有结构紧凑、重量轻、加工和装配工艺简单等特点。它的工作温度为2~300K,有效容积为2升,液氦蒸发量在4.2~230K时小于0.22升/小时,在230~300K时小于0.28升/小时。在4.2~300K范围内,温度稳定性均在±0.025K以内。该装置首次在国内采用了先进的稳态汽泡技术,具有良好的温度稳定性和宽的测量温区,液氦蒸发量较低。在用于光学低温测量时,操作方便。在冷指型低温容器中,其主要性能指标达国际水平。
以上3种液氦容器于1985年10月通过院级鉴定,建议可小批量生产。1986年,“液氦系列容器与液氦生产和集中供应点的建立”获得中国科学院科技进步奖二等奖。
“六五”攻关期间,低温中心研究、试制及小批量生产了性能达国外同类产品质量的各种液氦贮存容器、运输容器、低温恒温器,加上自行研制的低温温度计、液面计以及提供温度计标定服务等项工作,实现了液氦生产、贮存、运输、使用“一条龙”,同时在很大程度上减少了液氦容器从国外的进口,对国内超导实验的开展起了积极的推动作用。1982—1985年,低温中心向国内实验室提供了各类液氦容器约150台,此外还积极承担了国内单位所需的异型磁体容器等的研制。