<div>
	Улучшение процесса автоматической стабилизации температуры в криовакуумной установке </div>

Голиков Олег Юрьевич, Ережеп Дархан Есейұлы, Соколов Дмитрий Юрьевич

doi:10.17586/2226-1494-2023-23-1-62-67

2023 , ТОМ 23, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-62-67

УДК 681.5.073; 536.581.3; 536.587

Улучшение процесса автоматической стабилизации температуры в криовакуумной установке

Голиков О.Ю., Ережеп Д.Е., Соколов Д.Ю.

Читать статью полностью

Язык статьи - английский

Ссылка для цитирования:

Голиков О.Ю., Ережеп Д., Соколов Д.Ю. Улучшение процесса автоматической стабилизации температуры в криовакуумной установке // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 1. С. 62–67 (на англ. яз.). doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-62-67

Аннотация

Предмет исследования. Рассмотрены вопросы температурной стабилизации в установках, предназначенных для выполнения исследований свойств молекул при низких и сверхнизких температурах. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения скорости и точности получаемых данных, на которые в основном оказывает влияние температура исследования. Метод. С помощью инструментов программирования графической среды LabView создана управляющая программа для термоконтроллера LakeShore 325, реагирующая на приближение (рабочей) температуры к температуре (заданной) контрольной точки. Добавление элементов управления мощностью нагревательного элемента и временем включения PID-регулятора позволяет использовать их более гибко. Проведена верификация метода стабилизации для контрольных точек температуры 40, 100, 150 и 200 К. Основные результаты. Сравнение предложенной программы стабилизации температуры со стандартным решением в виде PID-регулятора показало его преимущество. Получено увеличение скорости достижения контрольных точек до двух порядков. Цифровизация термоконтроллера LakeShore 325 дала возможность выполнять дальнейшие работы по совершенствованию температурной стабилизации. Практическая значимость. Полученное увеличение соотношения точность–время при стабилизации позволило в разы улучшить качество проводимых измерений в области низких температур. Внедрение цифровой версии терморегулирующего прибора открывает возможности для дальнейшей автоматизации криовакуумных установок с помощью объединения программы термоконтроля с другими программами, регистрирующими, например, спектры при определенных значениях температуры.

Ключевые слова: автоматизация, контроль температуры, низкие температуры, PID-регуляторы, ИК спектроскопия, программирование

Благодарности. Работа была выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан в рамках гранта AP08855681.

Список литературы

Lee Y., Halperin W.P. Recent progress and new challenges in quantum fluids and solids // Journal of Low Temperature Physics. 2017. V. 189. N 1. P. 1–14. https://doi.org/10.1007/s10909-017-1800-4
Jones A.T., Scheller C.P., Prance J.R., Kalyoncu Y.B., Zumbühl D.M., Haley R.P.Progress in cooling nanoelectronic devices to ultra-low temperatures // Journal of Low Temperature Physics. 2020. V. 201. N 5. P. 772–802. https://doi.org/10.1007/s10909-020-02472-9
Debenedetti P.G., Stillinger F.H. Supercooled liquids and the glass transition // Nature. 2001. V. 410. N 6825. P. 259–267. https://doi.org/10.1038/35065704
Cavagna A. Supercooled liquids for pedestrians // Physics Reports. 2009. V. 476. N 4-6. P. 51–124. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2009.03.003
Ediger M.D., Angell C.A., Nagel S.R. Supercooled liquids and glasses // The Journal of Physical Chemistry. 1996. V. 100. N 31. P. 13200–13212. https://doi.org/10.1021/jp953538d
Hodge I.M. Enthalpy relaxation and recovery in amorphous materials // Journal of Non-Crystalline Solids. 1994. V. 169. N 3. P. 211–266. https://doi.org/10.1016/0022-3093(94)90321-2
Yokoyama D. Molecular orientation in small-molecule organic light-emitting diodes // Journal of Materials Chemistry. 2011. V. 21. N 48. P. 19187–19202. https://doi.org/10.1039/C1JM13417E
Galliou S., Imbaud J., Goryachev M., Bourquin R., Abbé P.Losses in high quality quartz crystal resonators at cryogenic temperatures // Applied Physics Letters. 2011. V. 98. N 9. P. 091911. https://doi.org/10.1063/1.3559611
Buehler W.J., Gilfrich J.V., Wiley R.C. Effect of low‐temperature phase changes on the mechanical properties of alloys near composition TiNi // Journal of Applied Physics. 1963. V. 34. N 5. P. 1475–1477. https://doi.org/10.1063/1.1729603
Öberg K.I., Garrod R.T., van Dishoeck E.F., Linnartz H. Formation rates of complex organics in UV irradiated CH₃OH-rich ices. I. Experiments // Astronomy & Astrophysics. 2009. V. 504. N 3. P. 891–913. http://doi.org/10.1051/0004-6361/200912559
Parise B., Castets A., Herbst E., Caux E., Ceccarelli C., Mukhopadhyay I., Tielens A.G.G.M. First detection of triply-deuterated methanol // Astronomy & Astrophysics. 2004. V. 416. N 1. P. 159–163. http://doi.org/10.1051/0004-6361:20034490
Drobyshev A., Aldiyarov A., Sokolov D., Shinbaeva A., NurmukanA.IR Spectrometry studies of methanol cryovacuum condensates // Low Temperature Physics. 2019. V. 45. N 4. P. 441–451. https://doi.org/10.1063/1.5093525
Aldiyarov A., Aryutkina M., Drobyshev A., Kaikanov M., Kurnosov V. Investigation of dynamic glass transitions and structural transformations in cryovacuum condensates of ethanol // Low Temperature Physics. 2009. V. 35. N 4. P. 251–255. https://doi.org/10.1063/1.3114588
Drobyshev A., Aldiyarov A., Zhumagaliuly D., Kurnosov V., Tokmoldin N. Thermal desorption and IR spectrometric investigation of polyamorphic and polymorphic transformations in cryovacuum condensates of water // Low Temperature Physics. 2007. V. 33. N 5. P. 472–480. https://doi.org/10.1063/1.2737563
Aldiyarov A., Aryutkina M., Drobyshev A., Kurnosov V. IR spectroscopy of ethanol in nitrogen cryomatrices with different concentration ratios // Low Temperature Physics. 2011. V. 37. N 6. P. 524–531. https://doi.org/10.1063/1.3622633
Drobyshev A., Aldiyarov A., Katpaeva K., Korshikov E., Kurnosov V., Sokolov D.Transformation of cryovacuum condensates of ethanol near the glass transition temperature // Low Temperature Physics. 2013. V. 39. N 8. P. 714–718. https://doi.org/10.1063/1.4818634
Pontoppidan K.M., Fraser H.J., Dartois E., Thi W.-F., van Dishoeck E.F., Boogert A.C.A., d'Hendecourt L., Tielens A.G.G.M., Bisschop S.E. A 3-5 μm VLT spectroscopic survey of embedded young low mass stars I Structure of the CO ice // Astronomy & Astrophysics. 2003. V. 408. N 3. P. 981–1007. https://doi.org/10.1051/0004-6361:20031030
McCarthy C., Castillo-Rogez J.C. Planetary ices attenuation properties // The Science of Solar System Ices. New York: Springer, 2013. P. 183–225. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3076-6_7
Moore M.H., Hudson R.L. Far-infrared spectra of cosmic-type pure and mixed ices // Astronomy and Astrophysics Supplement Series. 1994. V. 103. P. 45–56.
Interstellar Dust: Proceedings of the 135^th Symposium of the International Astronomical Union, Held in Santa Clara, California, July 26–30, 1988 / ed by L.J. Allamandola, A.G.G.M. Tielens. Springer Science & Business Media, 1989. XVI, 526 p. https://doi.org/10.1007/978-94-009-2462-8
Baragiola R.A. Water ice on outer solar system surfaces: Basic properties and radiation effects // Planetary and Space Science. 2003. V. 51. N 14-15. P. 953–961. https://doi.org/10.1016/j.pss.2003.05.007
Ferraro J.R., Sill G., Fink U. Infrared intensity measurements of cryodeposited thin films of NH₃, NH₄HS, H₂S, and assignments of absorption bands // Applied Spectroscopy. 1980. V. 34. N 5. P. 525–533. https://doi.org/10.1366/0003702804731339
Warren S.G. Optical constants of carbon dioxide ice // Applied Optics. 1986. V. 25. N 16. P. 2650–2674.https://doi.org/10.1364/AO.25.002650

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License