Kryogenika a supravodivost
Základní pracovní náplní skupiny kryogeniky a supravodivosti byl výzkum a vývoj supravodivých magnetů pro nukleární magnetickou rezonanci (NMR) včetně souvisejícího vědeckého i technického zázemí k dosahování a uchovávání velmi nízkých teplot (až do 4,2 K, resp. –269°C). V průběhu let se náplň činnosti postupně rozšiřovala o další nezbytné součásti kryogeniky, např. o vakuovou techniku, nízkoteplotní termometrii, materiálové inženýrství a další. V současné době řeší skupina projekty z oblasti základního i aplikovaného výzkumu. V obou případech skupina využívá své rozsáhlé, a v rámci ČR zcela ojedinělé experimentální zázemí k ověřování a testování vědeckých i technických teorií a poznatků. Významným podpůrným prvkem je vlastnictví zkapalňovače hélia.
Skupina kryogeniky a supravodivosti nabízí své zkušenosti v následujících oblastech:
- nízkoteplotní termometrie,
- návrhy a realizace kryogenních systémů,
- stanovení tepelně-radiačních vlastností materiálů,
- vakuová technika,
- měření magnetických polí a návrhy supravodivých magnetů,
- konzultace a školení v oblasti bezpečnosti kryogenní techniky.
Téma: Nízkoteplotní termometrie
Aktivity v této oblasti využívají zařízení vlastní konstrukce, která umožňují:
- kalibraci teplotních snímačů pomocí sekundárního teplotního etalonu v rozsahu 1,4 K – 100 K s přesností lepší než ± 16 mK,
- měření tepelné vodivosti materiálů a součástek v rozsahu teplot 10 K – 300 K. Menší vzorky do průměru 40 mm a délky 50 mm lze proměřovat v existujícím zařízení, pro větší vzorky je možné navrhnout a vyrobit speciální měřicí zařízení.
Téma: Návrhy a realizace kryogenních systémů
Realizovali jsme množství specializovaných kryogenních systémů pro širokou škálu použití a máme navrženy teoretické i experimentální postupy (programy, testy, ověřování vlastností) vedoucí až k realizaci konkrétního systému dle požadavků zákazníka.
Nabízíme mnohaleté zkušenosti v následujících oblastech:
- numerické modelování ustálených i neustálených tepelných dějů v kryogenních systémech pomocí námi vyvinutého programu KRYOM 3.3,
- tepelné cyklování materiálů v rozsahu 4,2 – 373 K,
- zjišťování mechanických vlastností materiálů za nízkých teplot,
- chlazení využívající zkapalněných plynů,
- licenci k programu KRYOM 3.3, který umožňuje analyzovat a optimalizovat obvyklá kryotechnická zařízení.
Příklady realizací:
- kryostaty pro uchovávání zkapalněných plynů (např. pro supravodivé magnety),
- kryogenní systémy pro fyzikální experimenty,
- héliová kryovývěva pro vakuová čerpání bez vibrací a elektromagnetických polí.
Téma: Stanovení tepelně radiačních vlastností materiálů
Radiační a absorpční vlastnosti povrchů hrají v kryogenice zásadní úlohu a významným způsobem ovlivňují ekonomiku provozu systémů pracujících za velmi nízkých teplot. V mnoha případech je nutné eliminovat parazitní tepelný tok z teplého povrchu na studený. ** Zajišťujeme**
- měření teplotních závislostí emisivit a absorptivit povrchů materiálů na vzorcích o průměru 40 mm v rozsahu teplot 20 – 300 K.
Téma: Vakuová technika
Mnohaleté působení v tomto oboru nám přineslo praktické zkušenosti v následujících aktivitách:
- kvantitativní i kvalitativní stanovení zbytkových plynů (až do hmotnostního čísla 100) ve vakuových systémech,
- superčisté čerpání vakuových prostorů pomocí héliové kryovývěvy vlastní konstrukce, která dosahuje čerpací rychlosti 25 l / s pro hélium a může čerpat vakuové prostory až do tlaku 10–7 Pa bez vibrací a bez elektrického napájení,
- měření nízkých tlaků v rozsahu 100 Pa – 0,6 MPa v neagresivním prostředí s přesností 0,1 %,
- hledání netěsností ve vakuových systémech.
Téma: Stacionární magnetická pole
Historické propojení skupiny s problematikou magnetické rezonance a supravodivých magnetů prohloubilo naše zkušenosti v následujících aktivitách:
- mapování rozptylových magnetických polí s využitím Hallových sond,
- precizní měření homogenních magnetických polí v rozsahu 0,7 – 13,7 T metodou využívající magnetické rezonance,
- experimentální stanovení vlivu stacionárního magnetického pole až do 4,7 T na vyvíjené technické systémy,
- návrhy a realizace supravodivých magnetických systémů s rotační symetrií.
Téma: Konzultace a školení o bezpečnosti v oblasti kryogenní techniky
Nebezpečí v oblasti kryogeniky jsou značná a nejsou na první pohled příliš zřetelná. Osoby pracující v této oblasti musí být dobře informovány a proškoleny, neboť hrozí vážné poškození zdraví (nízkoteplotní popáleniny, mechanická zranění, smrt udušením). Většina nádob na uchovávání zkapalněných plynů jsou tlakové nádoby, pro které platí velmi přísné předpisy pro výrobu, manipulaci i údržbu.
Nabízíme konzultace a školení v následujících oblastech:
- bezpečnost práce s kryokapalinami,
- bezpečnost při skladování a dopravě kryokapalin.
Kontakt:
Ing Aleš Srnka, CSc., e-mail: srnka@isibrno.cz, tel:
+420 541 514 264
Ing Tomáš Králík, PhD., e-mail: kralik@isibrno.cz, tel:
+420 541 514 269
Ing Pavel Hanzelka, e-mail: hanzelka@isibrno.cz, tel:
+420 541 514 265
Podrobnější informace: http://www.isibrno.cz/cryogenics
