DE112019005051T5

DE112019005051T5 - Kryogene Kühleranordnungen und Verfahren

Info

Publication number: DE112019005051T5
Application number: DE112019005051.6T
Authority: DE
Inventors: Jamesen Motley; William Baker; Josh Doherty; Joseph Evers; Benjamin Hardesty; Anjan Reijnders
Original assignee: Montana Instruments Corp
Current assignee: Montana Instruments Corp
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2021-07-01
Also published as: US20200109763A1; US20200109764A1; WO2020076988A1

Abstract

Es werden kryogene Kühleranordnungen bereitgestellt, die Folgendes aufweisen können: eine erste Masse, die dafür vorgesehen ist, mechanische Reaktionen zu erzeugen; eine zweite Masse, die funktionsfähig mit der ersten Masse in Verbindung ist; und eine Anordnung zwischen der ersten und der zweiten Masse, wobei die Anordnung dafür vorgesehen ist, eine Bewegung der ersten Masse in Bezug auf die zweite Masse zu ermöglichen. Es werden Verfahren zum Isolieren mechanischer Reaktionen innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung bereitgestellt. Die Verfahren können folgendes aufweisen: Erzeugen einer mechanischen Reaktion um eine erste Masse innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung; Aufhängen der ersten Masse in Bezug auf eine zweite Masse der Anordnung; und betriebsfähiges Verbinden der zweiten Masse als eine Kältequelle für die kryogene Kühleranordnung. Es werden kryogene Kühleranordnungen bereitgestellt, die Folgendes aufweisen können: einen Kühlkopf, der betriebsfähig mit einer Kammer in Verbindung steht, die dafür vorgesehen ist, ein kryogenes Fluid zurückzuhalten; und eine erste wärmeleitende Masse, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Verbindung steht. Es werden auch Verfahren zum Bereitstellen einer oder mehrerer Kältequellen aus einem Kryokühler bereitgestellt. Die Verfahren können das betriebsfähige Verbinden mindestens des kryogenen Fluids des kryogenen Kühlers mit einer oder mehreren wärmeleitenden Massen aufweisen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/743,482 , eingereicht am 9. Oktober 2018 mit dem Titel „Cryocooler Assemblies and Methods", auf deren Gesamtheit hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
Technischer Bereich
Die vorliegende Anmeldung stellt kryogene Kühleranordnungen und Verfahren bereit, und in bestimmten Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung kryogene Kühleranordnungen und Verfahren bereit, die in Verbindung mit analytischen Instrumenten mit variabler Temperatur, wie zum Beispiel Kryostaten, verwendet werden können.
Hintergrund
Kryokühler (auch bekannt als „Kühlköpfe“) wurden verwendet, um die Temperatur der Proben während der Analyse bis weit in den niedrigen Kelvin-Temperaturbereich zu variieren. Während dieser Temperaturveränderung können Vibrationen auftreten, die die Analyse der Probe erheblich beeinflussen können. Die vorliegende Anmeldung stellt einen kryogenen Kühler bereit, der in zumindest einigen Ausführungsformen Vibrationen reduziert.
Zusammenfassung
Es werden Kryogene Kühleranordnungen bereitgestellt, die Folgendes aufweisen können: eine erste Masse, die dafür vorgesehen ist, mechanische Reaktionen zu erzeugen; eine zweite Masse, die funktionsfähig mit der ersten Masse in Verbindung ist; und eine Anordnung zwischen der ersten und der zweiten Masse, wobei die Anordnung dafür vorgesehen ist, eine Bewegung der ersten Masse in Bezug auf die zweite Masse zu ermöglichen.
Es werden Verfahren zum Isolieren mechanischer Reaktionen innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung bereitgestellt. Die Verfahren können Folgendes aufweisen: Erzeugen einer mechanischen Reaktion um eine erste Masse innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung; Aufhängen der ersten Masse in Bezug auf eine zweite Masse der Anordnung; und Betriebsfähiges Verbinden der zweiten Masse als eine Kältequelle für die kryogene Kühleranordnung.
Es werden Kryogene Kühleranordnungen bereitgestellt, die Folgendes aufweisen können: einen Kühlkopf, der betriebsfähig mit einer Kammer in Verbindung steht, die dafür vorgesehen ist, ein kryogenes Fluid zurückzuhalten; und eine erste wärmeleitende Masse, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Verbindung steht.
Es werden auch Verfahren zum Bereitstellen einer oder mehrerer Kältequellen aus einem Kryokühler bereitgestellt. Die Verfahren können das betriebsfähige Verbinden mindestens des kryogenen Fluids des kryogenen Kühlers mit einer oder mehreren wärmeleitenden Massen aufweisen.
Figurenliste
Ausführungsformen der Anmeldung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1 ist ein Blockdiagramm eines analytischen Instruments gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
2 ist eine Darstellung einer Anordnung bzw. eines Instruments gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
3 ist eine Darstellung einer Anordnung bzw. eines Instruments gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
4 ist eine Darstellung einer Anordnung bzw. eines Instruments gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
5 ist ein kryogener Kühler gemäß einer Ausführungsform der Anmeldung.
6 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
7 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
8 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung
9 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
10 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
11 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.
12 ist ein Kryokühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anmeldung.

Beschreibung
Die Anordnungen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 wird zunächst ein Analyseinstrument 10 bereitgestellt, das eine Probenkammer 14 aufweist, die in betriebsfähiger Verbindung mit einem Kühlbehälter 12 steht, der sowohl einen Kühler 16 als auch ein Pumpengehäuse 18 aufweisen kann. Während der Kühlbehälter 12 so dargestellt ist, dass er sowohl den Kühler 16 als auch das Pumpengehäuse 18 aufnimmt, ist dies nicht erforderlich, kann jedoch wünschenswert sein, da der Kühler 16 und das Pumpengehäuse 18 getrennt untergebracht, aber betriebsfähig miteinander und/oder mit der Probenkammer 14 verbunden sein können. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann eine Trennung (thermisch, Vakuum/Druck und/oder physikalisch) der Probenkammer 14 von dem Kühler 16 erfolgen. Der Kühler 16 kann beispielsweise einen betriebsbereiten Kühlkopf enthalten. Dies ist nur ein Beispiel eines Instruments oder einer Anordnung, die von Ausführungsformen dieser Anmeldung profitieren kann.
Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 2 kann das Instrument oder die Anordnung 210a die Massen 212 bzw. 214 enthalten. Diese Massen können über eine andere Anordnung 216 betriebsfähig miteinander in Verbindung gebracht werden. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen können beide Massen 212 und 214 in physischem Kontakt mit einer Montagefläche 220 stehen, die die gleichen oder unterschiedliche Oberflächen sein kann. Als Teil des Betriebsinstruments oder der Anordnung 210a ist eine Vorrichtung 218 in Eingriff, die mechanische Reaktionen, wie zum Beispiel Vibrationen, erzeugt. Die Vorrichtung 218 kann eine Antriebsmaschine, wie zum Beispiel eine Pumpe, ein Motor, ein Gasbeweger usw. sein und/oder kann entweder ein oder beide von Hoch- oder Niederfrequenzrauschen bereitstellen. Die Masse 212 kann über eine Feder- und Dämpferanordnung 222 mit der Oberfläche 220 in Eingriff gebracht werden. Feder- und Dämpferanordnungen können jede Anordnung aufweisen, die Folgendes aufweist: nur eine Feder, nur einen Dämpfer, eine Feder und einen Dämpfer, sie können jedoch eine Masse in Bezug auf eine andere Masse, eine Masse in Bezug auf eine Oberfläche und/oder beide Massen in Bezug auf eine Oberfläche vorspannen. Feder- und Dämpferanordnungen, Druckunterschiede und/oder O-Ringe und/oder Anordnungen können verwendet werden, um eine Masse in Bezug auf eine andere Masse aufzuhängen. Das Aufhängen der Massen kann eine Bewegung zwischen den Massen in einer, mehreren oder allen Ebenen ermöglichen, während die Massen auch weiterhin betriebsfähig in Eingriff sind. Ein Beispiel ist die Bewegung des Kühlkopfs in Bezug auf die Kammer eines kryogenen Kühlers.
Die Masse 214 kann über eine Feder- und Dämpferanordnung 224 mit der Oberfläche 220 in Eingriff gebracht werden. Die Kombination der Massen 212 und 214 mit möglicherweise unterschiedlichen Feder- und Dämpferanordnungen 224 und 222 kann eine Tiefpassfilterverbindung zur Oberfläche 220 bereitstellen. Das Bereitstellen verschiedener Kombinationen von Massen und Federn und Dämpfern kann zu einer gezielten Nichtübereinstimmung der Resonanzfrequenz zwischen den Massen 212 und 214 führen, wenn diese durch die Anordnung 216 in Eingriff gebracht werden. Die Anordnung 216 kann verschiebbare komplementäre Bauteile enthalten, die mit O-Ringen in Eingriff stehen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist gemäß einer beispielhaften Ausführung eine An-ordnung 210b dargestellt, um zu demonstrieren, wie nur eine der Massen 212 oder 214 in physikalischem Kontakt mit einer Montagefläche 220 mit der anderen Masse ist, auf die Bezug genommen wird. Die Masse 212 kann über die Feder- und Dämpferanordnung 222 mit der Oberfläche 220 in Eingriff gebracht werden, und die Masse 214 kann über die Feder- und Dämpferanordnung 225 mit der Masse 212 in Eingriff gebracht werden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine Anordnung 210c dargestellt, die eine weitere Konfiguration der Anordnung zeigt. Die Anordnung 210c weist die Masse 214 auf, die über die Feder- und Dämpferanordnung 224 mit der Oberfläche 220 in Eingriff steht, und die Masse 212 kann über die Feder- und Dämpferanordnung 223 mit der Masse 214 in Eingriff gebracht werden.
In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen sind in den 5 bis 9 kryogene Kühleranordnungen 20a bis 20e dargestellt. Unter Bezugnahme auf 5 ist zunächst eine kryogene Kühleranordnung 20a gezeigt, die einen Kühlkopf 22 enthält, der als eine Kühlkopfvorrichtung mit einer ersten Stufe 24 und einer zweiten Stufe 26 ausgebildet ist. Der Kühlkopf 22 kann betriebsfähig mit einem Kompressorsystem gekoppelt sein, das Kühlmittelflüssigkeit bereitstellt, wie beispielsweise, aber nicht einschränkend Stickstoff und/oder Helium oder ähnliches. In Übereinstimmung mit üblichen Vorgehensweisen kann die Verwendung dieser Flüssigkeiten mit dem Kompressor und dem Kühlkopf in der zweiten Stufe 26 des Kühlkopfs Temperaturen im niedrige Kelvinbereich ergeben. Der Kühlkopf kann auch so ausgebildet sein, dass er einen Kühlkörper oder eine Kältequelle bereit-stellt, die mit einer oder mehreren Massen verbunden werden können, um der einen oder mehreren Massen Wärme zu entziehen oder sie zu kühlen.
Das System 20a kann eine Kammer 27 aufweisen, die auf einem Innendruck 30 gehalten werden kann, der sich wesentlich von dem Außen-druck 32 unterscheidet. Diese Druckdifferenz kann verwendet werden, um eine gewünschte Aufhängungskraft auf den Kühlkopf 22 in der Kammer 27 bereitzustellen. Dementsprechend können Kühlkopfstützstrukturen 34 um das Gehäuse 28 der Kammer 27 angeordnet werden, um einen gleitenden Eingriff der Strukturen 34 und des Gehäuses 28 bereitzustellen, wodurch eine Masse in Bezug auf eine andere Masse aufgehängt wird
Zwischen dem Gehäuse 28 und der Kühlkopfstützstruktur 34 kann sich eine Dichtungsstruktur 36 befinden, beispielsweise eine O-Ring- oder Doppel-O-Ring-Anordnung. Die Dichtungsstruktur 36 kann im Vergleich zu anderen Ausführungen, wie zum Beispiel einer starren Rohr- oder Balgverbindung, eine verbesserte Funktionalität aufweisen. Beispielsweise können hohe Resonanzfrequenzen in alle Richtungen und Moden (X-Y-Z-Verschiebungen, Drehung, Neigung und Torsion zwischen den Körpern 34 und 28) effektiver gedämpft werden, was letztendlich zu einer geringeren mechanischen Energieübertragung auf den Körper 28 und einer niedrigeren Resonanzfrequenz des Körpers 28 führt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Anordnung 20b dargestellt, die Feder- und Dämpferanordnungen 38 bis 41 enthält, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind. In Kombination können die Dichtungsstruktur 36 und die Anordnungen 38 und 40 den Druckunterschied zwischen dem Innen- und dem Außenvolumen aufrechterhalten, aber auch eine Dämpfung der Schwingungen bereitstellen, die um den Kühlkopf erzeugt werden, wodurch die Schwingungen begrenzt werden, die sich auf eine Probe erstrecken bzw. auf dieselbe wirken, die von einer Masse getragen bzw. abgestützt wird, die mit dem Kühlkopf gekoppelt ist. Dementsprechend kann die Stützstruktur 34 obere und untere Feder- und Dämpferanordnungen 38 und 40 aufweisen, und der Kühlkopf 22 kann mechanisch von dem Gehäuse 28 isoliert sein. Diese Feder- und Dämpferanordnungen 38 und 40 sowie andere Feder- und Dämpferanordnungen können speziell abgestimmt werden, um die Schwingungsübertragung von dem Kühlkopf und der Kühlkopfhalterung auf den Rest des Instruments, einschließlich der Oberfläche 220, auf welcher die Feder- und Dämpferanordnungen 38 und 40 angeordnet sind, zu dämpfen. Das kombinierte System der Feder- und Dämpferanordnungen 38 und 40 kann zusammen mit der Kühlkopfmasse gezielt von der Masse des Gehäuses 28 und den Feder- und Dämpferanordnungen verstimmt werden, wodurch die Schwingungsüber-tragung von dem Kühlkopf zu dem Gehäuse 28 verringert wird, wenn diese auf der gemeinsamen Oberfläche 220 montiert sind. Beispielsweise kann das Gehäuse 28 eine obere Feder- und Dämpferanordnung 39 und eine untere Feder- und Dämpferanordnung 41 aufweisen, die speziell entsprechend der Masse und der Resonanzfrequenz der Kammer abgestimmt werden können, um die Schwingungen der Kammer zu verringern.
Unter Bezugnahme auf 7 zeigt die Anordnung 20c eine andere Konfiguration, bei der die Feder- und Dämpferanordnungen 39 zwischen dem Gehäuse 28 und der Stützstruktur 34 montiert sind, die über Feder- und Dämpferanordnungen 38 betriebsfähig mit der Oberfläche 220 in Eingriff stehen. Bezugnehmend auf 8 zeigt die Anordnung 20d eine weitere Konfiguration mit Feder- und Dämpferanordnungen 39, die betriebsfähig zwischen der Stützstruktur 34 und dem Gehäuse 28 in Eingriff stehen. Das Gehäuse 28 kann auch Feder- und Dämpferanordnungen 41 aufweisen, die betriebsfähig mit der Oberfläche 220 in Eingriff stehen. Bezugnehmend auf 9 zeigt die Anordnung 20e eine andere Konfiguration ohne Eingriff einer Feder- und Dämpferanordnung mit der Stützstruktur 34. Die Anordnung 20e kann sich auf die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck 30 und dem Außen-druck 32 stützen, um die Masse des Kühlkopfs 22 und der Stützstruktur 34 zu tragen. Dementsprechend kann in dieser spezifischen Ausführungsform nur das Gehäuse 28 über Feder- und Dämpferanordnungen 41 funktionsfähig mit der Oberfläche 220 in Eingriff gebracht werden.
Gemäß beispielhaften Ausführungen können der Kühlkopf 22 und die Stützen 34 der 5 bis 9 der Masse 212 der 2 bis 4 entsprechen, und das Gehäuse 28 der 5 bis 9 können der Masse 214 der 2 bis 4 entsprechen. Die Anordnung von Feder- und Dämpferanordnungen kann ebenfalls bei-spielhaften Ausführungen entsprechen.
Unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 sind kryogene Kühleranordnungen 400a-b dargestellt, die zumindest einige der in Betracht gezogenen Kryokühlerkonfigurationen bereitstellen. Jeder Kryokühler kann beispielsweise einen Kühlkopf 22 mit betriebsfähigen Stufen 24 und 26 enthalten. Über dem Kühlkopf und den Stufen kann sich ein Gehäuse 28 befinden, das eine Kammer 27 festlegt. Gemäß beispielhaften Ausführungen kann innerhalb der Kammer 27 ein Temperaturgradient 25 existieren. Beispielsweise kann im untersten Teil der Kammer eine flüssige Form des kryogenen Fluids existieren und diese kann die niedrigste Temperatur des kryogenen Fluids in der Kammer aufweisen. Wenn sich der Gradient vom untersten Teil der Kammer weg erstreckt, kann das Kryofluid als ein Gas/Flüssigkeit oder als ein Gas vorliegen, und diese Temperaturen unterscheiden sich (sind höher) von der Temperatur der Flüssigkeit im untersten Teil der Kammer.
Gemäß beispielhaften Ausführungen können wärmeleitende Massen, wie zum Beispiel die Massen 42, 44, 60 und/oder 62, thermisch mit dem kryogenen Fluid in der Kammer in Verbindung stehen. Diese thermische Verbindung kann konvektiv, leitend und/oder eine Kombination von beidem sein. Beispielsweise können die Massen 42, 44, 60 und/oder 62 über Konvektionen 45, 47, 65 bzw. 67 thermisch in Eingriff gebracht werden. Dementsprechend haben diese Massen die Temperatur des kryogenen Fluids, mit dem sie thermisch verbunden sind. Gemäß anderen Ausführungsformen können diese Massen über jeweilige thermische Verbindungen 46, 48, 64 und/oder 66 leitend sowohl mit dem kryogenen Fluid als auch mit dem Kühlkopf in Verbindung stehen. Diese wärmeleitenden Verbindungen und/oder Massen können aus wärmeleitenden Materialien wie Kupfer ausgebildet sein.
In Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungen können die Massen in Be-zug auf das kryogene Fluid angeordnet sein, um die Massen auf einer gewünschten Temperatur zur Verwendung als Kältequelle für diskrete Teile einer kryoanalytischen Vorrichtung zu halten.
Besondere Ausführungsformen der kryogenen Kühleranordnungen können mindestens eine thermische Verbindung aufweisen, die sich von einem Kühlkopf 22 innerhalb der Kammer 27 erstreckt. Unter Bezugnahme auf 10 ist eine Anordnung 400a gezeigt, die getrennte thermische Verbindungen 46 und 48 enthält, die sich von den entsprechenden ersten und zweiten Stufen 24 und 26 des Kühlkopfes 22 innerhalb der Kammer 27 erstrecken. Während in dieser Ausführung zwei Verbindungen dargestellt sind, ist auch eine einzelne Verbindung von dem Kühlkopf möglich. Wie dargestellt können bestimmte Teile des Kühlkopfes über die jeweiligen thermischen Verbindungen 46 und 48 mit bestimmten Massen 42 und 44 in thermischer Verbindung stehen. In dieser speziellen Ausführungsform können die Feder- und Dämpferanordnungen abgestimmt werden, um die Schwingungsübertragung von dem Kühlkopf auf die Masse 42 und die Masse 44 zu minimieren. Wiederum kann diese Wärmekommunikation Folgendes aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt: flexible leitende Leitungen; und/oder Leitung und/oder Konvektion durch das kryogene Fluid in der Kammer 27. Die thermischen Verbindungen können eine große Relativbewegung zwischen den Massen 42 und 44 und den jeweiligen thermischen Verbindungspunkten ermöglichen, was zu einer zusätzlichen mechanischen Isolation führt. Die Massen 42 und 44 können auch an den Stufen 24 und 26 des Kühlkopfs durch eine hier nicht dargestellte Feder- und Dämpferanordnung aufgehängt oder durch eine nicht dargestellte, aber ebenfalls mögliche Feder- und Dämpferanordnung an das Gehäuse 28 angeschlossen werden.
Unter Bezugnahme auf 11 ist eine Anordnung 400b dargestellt, die Abschnitte 42 und 44 des Gehäuses 28 der Kammer aufweist. Diese Abschnitte können thermisch leitend sein, während andere Abschnitte des Gehäuses 28 der Kammer isolierend sind. Gemäß beispielhaften Ausführungen kann ein Wärmegradient 25 in dem in der Kammer 27 enthaltenen kryogenen Fluid existieren, und die thermischen Massen 42 und 44 können in unterschiedlichen Höhen positioniert sein, beispielsweise in der Nähe der zweiten Stufe 26 und/oder der ersten Stufe 24 des Kühl-kopfs, um zum Beispiel unterschiedliche Temperaturen entlang des Temperaturgradienten des Fluids und der damit verbundenen Kühlleistungen zu nutzen. Dementsprechend können die thermischen Verbindungen 45 und 47 Kaltquellenverbindungen als eine flüssige oder gasförmige thermische Verbindung zwischen dem Inhalt der Kammer und der unmittelbaren Masse bereitstellen.
Unter Bezugnahme auf 12 ist eine Anordnung 400c gemäß einer weiteren Ausführung dargestellt, wobei die Massen 52 und 54 über die thermischen Verbindungen 56 und 58 mit den thermisch leitenden Abschnitten 60 und 62 in thermischer Verbindung stehen. Diese Kontakte sind mit dem Kühlkopf über flexible leitende Leitungen und/oder Leitung und/oder Konvektion durch das kryogene Fluid in thermischer Verbindung über zusätzliche Verbindungen 64 und 66 und/oder Konvektionen 65 und 67. Wie dargestellt können die Feder- und Dämpferanordnungen 39 und 41 abgestimmt werden, um die Schwingungsübertragung von dem Kühlkopf auf die Masse 52 und die Masse 54 zu minimieren. Gemäß beispielhaften Ausführungen können die Massen 52 und/oder 54 Abschnitte einer kryoanalytischen Vorrichtung festlegen, die die kryogene Kühleranordnung verwenden und/oder dieser zugeordnet sind. Beispielsweise können die Teile der kryoanalytischen Vorrichtung einen Strahlungsschutz oder eine Probenanschlussfläche oder -befestigung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/743482 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

9. Oktober 2018 mit dem Titel „Cryocooler Assemblies and Methods” [0001]

Claims

Kryogene Kühleranordnung, welche folgendes aufweist: eine erste Masse, die dafür vorgesehen ist, mechanische Reaktionen zu erzeugen; eine zweite Masse, die funktionsfähig mit der ersten Masse in Verbindung ist; und eine Anordnung zwischen der ersten und der zweiten Masse, wobei die Anordnung dafür vorgesehen ist, eine Bewegung der ersten Masse in Bezug auf die zweite Masse zu ermöglichen.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Masse eines oder beides einer Pumpe oder eines Motors aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Masse mechanisch mit einem Kompressor verbunden ist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Masse einen Kühlkopf des kryogenen Kühlers aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 4, wobei die zweite Masse als eine Kammer des kryogenen Kühlers ausgebildet ist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Masse verschiebbar in Eingriff stehen.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung einen O-Ring aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, wobei die Anordnung ein Paar Radialdichtungs-O-Ringe aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 1, welche des Weiteren mindestens zwei Feder- und Dämpferanordnungen aufweist, wobei sich einzelne der Feder- und Dämpferanordnungen betriebsfähig von jeder der ersten und zweiten Masse weg erstrecken.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 9, wobei jede der Feder- und Dämpferanordnungen betriebsfähig in die andere Masse oder in eine Oberfläche eingreift.
Verfahren zum Isolieren mechanischer Reaktionen innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Erzeugen einer mechanischen Reaktion um eine erste Masse innerhalb einer kryogenen Kühleranordnung; Aufhängen der ersten Masse in Bezug auf eine zweite Masse der Anordnung; und Betriebsfähiges Verbinden der zweiten Masse als eine Kältequelle für die kryogene Kühleranordnung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Erzeugen der mechanischen Reaktion das Betreiben einer Antriebsmaschine aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Masse ein Kühlkopf ist und das Erzeugen der mechanischen Reaktion das Betreiben des Kühlkopfs innerhalb des kryogenen Kühlers aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Masse eine Kammer ist, die da-für vorgesehen ist, mit dem Kühlkopf erzeugtes kryogenes Fluid zurückzuhalten.
Verfahren nach Anspruch 11, welches des Weiteren das Bereitstellen eines Druckraums zwischen den beiden Massen aufweist, dessen Druck sich vom Umgebungsdruck unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Druck in dem Druckraum größer als der Umgebungsdruck ist und die erste Masse in Bezug auf die zweite Masse aufhängt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das betriebsfähige in Eingriff gehen das Abdichten des Raums zwischen den beiden Massen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Abdichten das Halten des Drucks innerhalb des Raums aufweist, während die Massen sich relativ zueinander bewegen können.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aufhängen des Weiteren das Eingreifen einer oder mehrerer Feder- und Dämpferanordnungen um eine oder beide der Massen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei mindestens eine der Feder- und Dämpfer-anordnungen betriebsfähig mit einer Auflagefläche in Eingriff steht.
Kryogene Kühleranordnung, welche folgendes aufweist: einen Kühlkopf, der betriebsfähig mit einer Kammer in Verbindung steht, die dafür vorgesehen ist, ein kryogenes Fluid zurückzuhalten; und eine erste wärmeleitende Masse, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Verbindung steht.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 21, welche des Weiteren eine thermische Verbindung zwischen dem Kühlkopf und der ersten wärmeleitenden Masse aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 21, welche des Weiteren eine zweite wärmeleitende Masse aufweist, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Eingriff steht.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 23, welche des Weiteren eine thermische Verbindung zwischen dem Kühlkopf und der zweiten wärmeleitenden Masse aufweist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 23, wobei die erste wärmeleitende Masse in Bezug auf ein kryogenes Fluid mit einer ersten Temperatur um die Kammer angeordnet ist, und wobei die zweite wärmeleitende Masse in Bezug auf ein kryogenes Fluid mit einer zweiten Temperatur, die unterschiedlich von der ersten Temperatur ist, um die Kammer angeordnet ist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 23, wobei der Kühlkopf mehrere Stufen festlegt, und wobei die Anordnung des Weiteren erste und zweite thermische Verbindungen aufweist, die sich jeweils einzeln von einer Stufe des Kühlkopfs zur ersten wärmeleitenden Masse und von einer anderen Stufe des Kühl-kopfs zur zweiten wärmeleitenden Masse erstrecken.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 21, wobei die erste wärmeleitende Masse mindestens einen Teil der Kammer festlegt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 27, welche des Weiteren eine zweite wärmeleitende Masse aufweist, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Eingriff steht und mindestens einen weiteren Teil der Kammer festlegt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 28, wobei der Kühlkopf mehrere Stufen festlegt, und wobei die Anordnung des Weiteren erste und zweite thermische Verbindungen aufweist, die sich jeweils einzeln von einer Stufe des Kühlkopfs zur ersten wärmeleitenden Masse und von einer anderen Stufe des Kühl-kopfs zur zweiten wärmeleitenden Masse erstrecken.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 21, welche des Weiteren eine zweite thermische Verbindung aufweist, die sich von der ersten Masse zu einer zweiten Masse erstreckt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 30, wobei die zweite Masse ein Element einer Kryokühler-Analysevorrichtung ist.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 21, welche des Weiteren folgendes aufweist: eine zweite wärmeleitende Masse, die thermisch mit dem kryogenen Fluid in Ver-bindung steht; und eine oder mehrere thermische Verbindungen, wobei sich jede thermische Ver-bindung von der ersten und/oder zweiten wärmeleitenden Masse weg erstreckt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 32, wobei sich die zusätzlichen thermischen Verbindungen zu diskreten Teilen einer Kryokühler-Analysevorrichtung erstrecken.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 32, wobei die erste wärmeleitende Masse mindestens einen ersten Abschnitt der Kammer festlegt, und wobei die zweite wärmeleitende Masse mindestens einen zweiten Teil der Kammer festlegt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 34, welche des Weiteren eine dritte thermische Verbindung aufweist, die sich von der ersten wärmeleitenden Masse zu einer dritten Masse erstreckt; und eine vierte thermische Verbindung, die sich von der zweiten wärmeleitenden Masse zu einer vierten Masse erstreckt.
Kryogene Kühleranordnung nach Anspruch 35, wobei eine oder beide der dritten und vierten Masse diskrete Elemente einer Kryokühler-Analysevorrichtung sind.
Verfahren zum Bereitstellen einer oder mehrerer Kältequellen aus einem Kryo-kühler, wobei das Verfahren das betriebsfähige Verbinden mindestens des kryogenen Fluids des kryogenen Kühlers mit einer oder mehreren wärmeleitenden Massen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 37, welches des Weiteren das Verwenden einer oder mehrerer thermischer Verbindungen aufweist, um die eine oder mehreren Kältequellen für die eine oder mehreren wärmeleitenden Massen bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei mindestens eine der einen oder mehreren wärmeleitenden Massen mindestens einen Teil der kryogenen Kühlkammer festlegt.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei mindestens eine der einen oder mehreren wärmeleitenden Massen ein Element einer Kryokühler-Analysevorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 40, welches des Weiteren das Bereitstellen mehrerer thermischer Verbindungen von mehreren Teilen des kryogenen Kühlers aufweist, um mehrere Kältequellen für mehrere Elemente einer kryogenen Kühlvorrichtung bereitzustellen.