Что такое криостат и какие бывают криостаты

Криостат нужно рассматривать как разновидность термостата, т.е. прибора, предназначенного для сохранения определенной рабочей температуры некой среды. В общем случае, эта среда должна иметь температуру ниже 0 °С, но на практике малое охлаждение практически не используется и реальное применение термостатов начинается примерно с -60 °С. Наиболее распространенными являются криостаты, в которых охлажденной средой являются азот, водород или гелий в состоянии жидкости. Есть определенный круг производственных и исследовательских задач, где необходимы такие очень холодные жидкости.

Азотный

Основы работы: жидкий азот, обладающий температурой кипения около минус 196°C при нахождении под давлением в одну атмосферу, находится в резервуаре внутри криостата. Предмет, который необходимо охладить до примерно уровня температуры жидкого азота, помещается в камеру, имеющую термический контакт с резервуаром хранения жидкого азота. За счет эффекта теплопередачи температура предмета понижается до заданной температуры. Такие криостаты часто применяются в исследовательских центрах, с их помощью определяют свойства новых материалов в крайне холодных условиях. В отдельных случаях при помощи жидкого азота в медицине замораживают биологические образцы с целью их длительного хранения.

Гелиевый

Основы работы: жидкий гелий, обладающий температурой кипения около минус 269 °C при нахождении под давлением в одну атмосферу, используется как охлаждающая жидкость. Температура кипения жидкого гелия заметно ниже, чем у жидкого азота, что позволяет использовать криостат лабораторный для охлаждения объектов во время проведения физических исследований, например, в области сверхпроводимости.

Водородный

Основы работы: жидкий водород, обладающий температурой кипения около минус 253 °C при нахождении под давлением в одну атмосферу, используется как охлаждающая жидкость. Охлаждаемый объект при помощи специальных креплений помещается в объем жидкого водорода для его охлаждения. Чаще всего применяется для проведения испытаний работы механических устройств при пониженных температурах в том случае, когда охлаждения до температуры жидкого азота уже недостаточно.

Иные варианты

В ряде лабораторных экспериментов необходимо незначительное охлаждение, например от минус 10 до минус 45 °С. В этом случае в криостатах хранят охлажденный этиловый спирт.