Комплекс кріогенної апаратури для інфрачервоного Фур'є-спектрометра Bruker Vertex 70v

Abstract

Вступ. Відомо, що інфрачервоний Фур'є-спектрометр Bruker Vertex 70v є приладом дослідницького класу з високою роздільною здатністю, проте є високовартісним. Виробниками приладу, завдяки кооперації із західними партнерами, передбачено збільшення його функціональних можливостей за допомогою додаткових приставок до спектрометра та оснащення кріостатами продувного типу для температурнозалежних вимірювань. Проблематика. Додаткова імпортна апаратура виготовляється стандартною, не враховуючи особливості кожного експерименту і, в свою чергу, має високу ціну. Тому завдання розширення функціональних можливостей спектрометра вітчизняними засобами замість імпортованих є актуальним. Мета. Розробка конструкції та виготовлення комплексу кріогенної апаратури для розширення функціональних можливостей інфрачервоного Фур'є-спектрометра Vertex 70v виробництва Bruker (Німеччина). Результати. Створено комплекс кріогенної апаратури у складі терморегульованої у діапазоні 2,2–330 К кріосистеми на базі гелієвого кріостата рідинно-проточного типу з набором спеціалізованих маніпуляторів, а також терморегульованої у діапазоні 80–500 К кріосистеми на базі комбінованого азотного кріостата з вакуумним холопроводом проточного типу та інтегрованим резервуаром рідкого кріоагента. Розроблений комплекс кріогенної апаратуру є повністю адаптованим для роботи з інфрачервоним Фур'є-спектрометром Bruker Vertex 70v та забезпечує можливість проведення температурнозалежних вимірювань спектрів інфрачервоного пропускання, відбивання та фотолюмінесценції. Висновки. Характеристики розроблених кріосистем за фунціональними показникам не поступаються кращим західним аналогам, а за витратами кріоагента мають суттєві преваги.

Introduction. Infrared Fourier Bruker spectrometer of Vertex 70v type is known to be a high-resolution research device that has a rather high cost. The device manufacturer intends to expand its functional possibilities due to cooperation with western partners with the use of additional attachments to the spectrometer and continuous flow cryostats for temperature dependent measurements. Problem Statement. The imported attachments are standard-type, not customized and quite expensive. Therefore, the objective of this research is to expand functional capabilities of the spectrometer using Ukraine-made pieces. Purpose. To design the configuration and to create a cryogenic apparatus for expanding the functional capabilities of Bruker Vertex 70v infrared Fourier spectrometer of (Germany). Results. The cryogenic apparatus consisting of the cryosystem with temperature controlled within 2.2—330 K based on a helium continuous flow cryostat with a set of special manipulators and the cryosystem with temperature controlled within 80—500 K based on a combined nitrogen cryostat with vacuum refrigerant duct of continuous flow type and integrated reservoir of liquid cryoagent has been created. The developed complex of cryogenic equipment is fully compatible with Bruker Vertex 70v infrared Fourier spectrometer and enables temperature-dependent measurements of infrared transmission, reflection, and photoluminescence spectra. Conclusions. The designed cryosystems are as good as the best world analogs in terms of technical characteristics and have an essential advantage over them in terms of cryoagent consumption rate.

Введение. Известно, что инфракрасный Фурье-спектрометр Bruker Vertex 70v является прибором исследовательского класса с высокой разрешающей способностью, но является дорогостоящим. Изготовители прибора, благодаря кооперации с западными партнерами, предусматривали расширение его функциональных способностей при помощи дополнительных приставок к спектрометру и оснащения криостатами продувного типа. Проблематика. Дополнительная импортная аппаратура изготавливается стандартной, не учитывая особенностией каждого эксперимента и, в свою очередь, имеет высокую цену. Поэтому задача расширения функциональных возможностей спектрометра отечественными средствами вместо импортных является актуальной. Цель. Разработка конструкции и изготовление комплекса криогенной аппаратуры для расширения функциональных возможностей инфракрасного Фурье-спектрометра Vertex 70v производства Bruker (Германия). Результаты. Создан комплекс криогенной аппаратуры в составе терморегулируемой в диапазоне 2,2—330 К криосистемы на базе гелиевого криостата жидкостно-проточного типа с набором специализированных манипуляторов, а также терморегулируемой в диапазоне 80—500 К криосистемы на базе комбинированного азотного криостата с вакуумным хладопроводом проточного типа и интегрированным резервуаром жидкого криоагента. Разработанный комплекс криогенной аппаратуры является полностью адаптированным для работы с инфракрасным Фурье-спектрометром Bruker Vertex 70v и обеспечивает возможность проведения температурно-зависимых измерений спектров инфракрасного пропускания, отражения и фотолюминесценции. Выводы. Характеристики разработанных криосистем не уступают лучшим мировым аналогам по функциональным показателям, а по затратам криоагента имеют существенные примущества.