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难不?有什么方法能让样品,快速从1000度冷却到80度?

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将样品环境炉从1000摄氏度冷却到80摄氏度需要多长时间?答案:4.5小时。这浪费了很多宝贵的中子束时间,那么SINE2020对此做了些什么呢?许多中子实验都是在真空中进行的,因此样品环境设备需要很好的绝缘,当想要冷却样品时,这会导致一些问题。物理定律就是挡道了!最后几百摄氏度是特别困难和缓慢的。目前的常规做法是,一旦炉子温度达到150°C,就将其装满,让温度冷却并保持水平,然后在再次填充容器之前将较热的气体排空。填充过程是手动的,整个过程很耗时。

幸运的是,ISIS中子源和μ子源的一个团队一直在研究这个问题,以使这个过程更快、更有效。其第一步是确定气体可以进入炉子的最高温度,而不会使外尾过热。经过一系列的测试,这是在500℃下建立,下一阶段是建立冷却气体的流动,而不是使用上述的间歇过程。这能让气体在流动时除去热量。研究小组尝试了几种类型的气体:氦气、氩气和氮气,两种气体都在室温下通过液氮冷却回路冷却,但发现使用传统气体氦是最好的(这是在冷却过程后回收的,这样就不会浪费氦)。

接下来,研究了使用的最佳流速,即提供最快冷却的流速。太快,它不会很好地散热,而太慢,它需要更多的时间。最佳流速为2升/分钟。幸运的是,在12个月期间对设备的元件和屏蔽寿命进行的测试表明,它们没有受到快速冷却的负面影响。在SINE2020的第一年内,冷却时间仅为45分钟。这比现有工艺快6倍。该系统已在ISIS的所有炉子上以手动形式安装了两年,在12个月的时间内节省了39天的束流时间,相当于13次额外的中子实验!当然,发展并没有止步于此,为什么不实现自动化呢?


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