Key operations for production of laboratory cryostats for photodetectors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: A microcryogenic system for cryostatting the photosensitive matrix is a main component of the photodetector cryomodule. This paper discusses a passive cryostatting system for laboratory photodetectors used in research to expand the capabilities of cooled infrared systems. The passive microcryogenic system is a nitrogen filling high-vacuum Dewar cryostat. Its most common issue is the loss of thermal insulation properties due to atmospheric air leakage.

AIM: This study aimed to minimize atmospheric air leakage into the evacuated volume of a laboratory cryostat to extend its service life.

METHODS: The study is an experimental correlation study based on monitoring the cryostat service life to find a solution increasing it by reducing the amount of leakage and follow-up leak monitoring. The study object is a high-vacuum cryostat based on a brazed Dewar container. The study was conducted over a period of two weeks. We selected a soldering technique, conducted an experiment with follow-up leak monitoring and assessment of the cryostat operating life.

RESULTS: The findings are shown in photographs of different soldering techniques. The welding seam produced with PSr8KTsN solder shows no erosion of the base metal with the minimum chemical compound layer and no cracks.

CONCLUSION: Gaseous helium leakage rate into the vacuum cavity of the laboratory cryostat was 3.2 · 10-13 Pa · m3/s, which corresponds to a continuous operation time of the product of at least 5 years under laboratory operating conditions.

About the authors

Andrew V. Samvelov

Limited Liability Company “Cryonex Scientific and Technical Center”

Author for correspondence.
Email: samv-andrej@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5840-7626
SPIN-code: 9932-6353

Cand. Sci. (Engineering)

Russian Federation, Moscow

Alexander S. Moskalenko

Limited Liability Company “Cryonex Scientific and Technical Center”

Email: a-moskalenko@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1657-5015
SPIN-code: 5571-1233
Russian Federation, Moscow

Natalia E. Shishova

Bauman Moscow State Technical University

Email: natalia-shishova@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-2763-7997
SPIN-code: 3133-1035

Cand. Sci. (Engineering)

Russian Federation, Moscow

References

  1. Khryapin VE. Soldering Iron Handbook. Moscow: Mashinostroenie; 1981. (In Russ.)
  2. Arkharov AM, Arkharov IA, Belyakov VP, et al. Cryogenic systems. Moscow: Mashinostroenie; 1987. (In Russ.)
  3. Baranov AYu, Sokolova EV. Storage and transportation of cryogenic liquids. Part 1: Study guide. St. Petersburg: ITMO University; 2017. (In Russ.) EDN: LPKPVM
  4. Popov VM. Heat transfer in the contact zone of detachable and non-removable joints. Moscow: Energiya; 1971. (In Russ) EDN: RELYGR
  5. Grezin AK, Zinoviev VS. Microcryogenic technology. Moscow: Mashinostroenie; 1977. (In Russ.)
  6. Kitaev AM, Gubin AI. Welding and soldering of thin-walled pipelines. Moscow: Mashinostroenie; 1972. (In Russ.)
  7. Deniz EK, Bredenbeck ED. An automatic liquid nitrogen refilling system for small (detector) Dewar vessels Review of Scientific Instruments 89; 116101; 2018.
  8. Willems D, Garcia S, Arts R, et al. Theoretical and experimental analysis of Dewar thermal properties. In: SPIE 11002. Infrared Technology and Applications XLV; 1100208. SPIE; 2019.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Dimensional drawing of a laboratory cryostat. 1, viewing optical window; 2, aperture; 3, IR photodetector seat; 4, metal-ceramic unit with contacts; 5, inner vessel; 6, outer vessel; 7, thermal supports; 8, neck; 9, exhaust tube; 10, getter.

Download (96KB)
3. Fig. 2. Sections of seams of KhN70VMTYu steel sheets welded using various solders. a, PSr8KTsN solder; b, Cd-5Ag solder; c, Pb-Ag2.5-Cu solder.

Download (124KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».