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„Sauberes“ Helium – keine Blockaden in sub-4K-Kryostaten

Advanced Technology Purifier (ATL)

Professor Conrado Rillo von der Uni­versität von Zaragoza, Spanien, dem spanischen Forschungsrat und seinen Kollegen ist es gelungen, ein Re­zept für „sauberes“ Helium zu ent­wickeln. Für bestimmte Tief­tem­peraturanwendungen werden Tem­pe­raturen unterhalb des Kon­den­sa­tionspunktes von flüssigem Helium (4,2 K) benötigt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass Helium durch eine enge Kapillare gepresst wird, worauf es sich beim Entweichen aus der Kapillare durch Expansion auf 3 K und darunter abkühlt. Bei diesen Temperaturen aber friert molekularer Wasserstoff aus, der eine übliche, schwer zu entfernende Verunreinigung von flüssigem Helium ist. Professor Rillo und seine Kollegen nahmen an, dass zahlreiche der bekannten Defekte bei kryogenen Experimenten auf gefrorenen Wasserstoff an den Kapillarwänden zurück zu führen sind. Um dies zu testen, haben sie Helium durch eine enge Kapillare gepumpt. Innerhalb von 10 Stunden war die Kapillare verstopft und konnte nur durch ein Aufwärmen über den Schmelzpunkt wieder durchgängig gemacht werden.

Die Forscher schätzten, dass für die Prävention von Blockaden die Kon­zentration von molekularem Wasser­stoff ungefähr zehn Millionen Mal geringer sein müsste als bei kommerziell erhältlichem Heliumgas (~99,9%). Um diese Reinheit zu erreichen werden in einem zweistufigen Prozess Verunreinigungen wie Sauerstoff und Stickstoff mittels einer Kondensationsstufe effektiv entfernt; ein zusätzlicher chemischer Getter absorbiert den zurückbleibenden Wasserstoff. Conrado Rillo und seine Arbeitsgruppe verwenden dieses Reinigungsverfahren bereits seit mehr als einem Jahr und haben seitdem keine Blockaden mehr.

Die hier entwickelte Lösung wurde in Zusammenarbeit mit Quantum Design durchgeführt. Der verwendete kryogene Reiniger ist der Advanced Technology Purifier kurz ATP30. Sowohl den ATP30 als auch den chemische Getter können Sie über uns beziehen. Weitere Details zu den For­schungs­­ergebnissen können in der Ver­öffent­lichung nachgelesen werden.

Für eine Beratung zu der technischen Um­setzung in Ihrem Labor stehen wir gerne zur Verfügung.

M. Gabal et al., Phys. Rev. Applied (2016)

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Tobias Adler
Product Manager – Cryogenics & Materials science
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