S093: El criostato: Generalidades

Un crióstato es un equipo diseñado para operar (en investigación generalmente realizamos experimentos) a bajas temperaturas. En general hablamos de criogenerador cuando el propio equipo, mediante ciclos termodinámicos de compresión y expansión, es capaz de mantener un gas o líquido criogénico frío en un circuito cerrado. Nos referimos a
un crióstato cuando el sistema se enfría gracias a un líquido o gas criogénico generado en un sistema auxiliar liquefactor.

Hay distintos tipos de crióstatos, algunos muy sofisticados y específicos diseñados para cierto tipo de experimentos. Todos, con diferentes diseños tienen:

– Un diseño para que el sistema de trabajo tome contactaco con el criógeno y se enfríe.
– Un sistema para medir, variar y controlar la temperatura de la muestra.
– Un diseño para montar las muestras de acuerdo al experimento a realizar.
– Un cableado interno que conecta al experimento a través de conectores con cables.
internos conectados a la electrónica.

De acuerdo a la forma en que el sistema toma contacto con el criógeno, encontramos:

– Crióstatos de inmersión: en estos equipos el criostato (o caña) se sumerge en un  termo que contiene el líquido criogénico.
– Crióstatos de flujo continuo: El criógeno está en un termo externo, y mediante un trasvasador se hace circular un flujo continuo regulable a través del crióstato.
– Crióstatos contenedores de líquido: Tienen incorporado un termo con una trampa que contiene el líquido criogénico.

Hay también distintas formas de regular la temperatura. Las dos más comunes son:

– Muestra en atmósfera con gas de intercambio: en estos sistemas un capilar con una válvula regulable conecta el líquido criogénico con la cámara donde está alojada la muestra, de manera que esta queda en inmersa en una atmósfera controlada cuya temperatura se regula con el flujo y generalmente un calefactor que calienta el gas.
– Muestra en vacío: En estos sistemas una parte del equpo (llamada “dedo frío”) se enfría por contacto directo con el criógeno. La muestra está en vacío, conectada al dedo frío a través de una resistencia térmica. Se regula su temperatura mediante un calefactor,

Los criógenos mas usados son Helio (Tebullición = 4.2 K a Patm) y Nitrógneo (Tebullición =
77 K a Patm),




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