Hvað er cryogenic leysir

Hugmyndin um leysir sem starfa við lágan hita er ekki nýtt: annar leysir sögunnar var kryógenískur. Upphaflega var erfitt að ná hugmyndinni um stofuhita og áhugi fyrir lágu hitastigi hófst á tíunda áratugnum með þróun hágráða leysir og magnara.

Í miklum kraftileysir heimildir, varmaáhrif eins og afskautun tap, hitauppstreymi eða leysir kristalbeygja geta haft áhrif á afköstljósgjafa. Með lágum hitastigskælingu er hægt að bæla mörg skaðleg hitauppstreymi áhrif á áhrifaríkan hátt, það er að kæla ávinningsmiðilinn í 77k eða jafnvel 4K. Kælingaráhrifin fela aðallega í sér:

Einkennandi leiðni ávinningsmiðilsins er mjög hindruð, aðallega vegna þess að meðalfrjáls leið reipisins er aukin. Fyrir vikið lækkar hitastigstiginn verulega. Til dæmis, þegar hitastigið er lækkað úr 300k í 77k eykst hitaleiðni YAG kristalsins um sjöstuðul.

Varmadreifingarstuðullinn minnkar einnig mikið. Þetta, ásamt lækkun á hitastigsstiginu, leiðir til minni hitauppstreymisáhrifa og því minni líkur á streitu rof.

Hitamyndunarstuðullinn minnkar einnig og dregur enn frekar úr hitauppstreymisáhrifum.

Aukning frásogs þversniðs sjaldgæfra jarðar jóns stafar aðallega vegna minnkunar á víkkun af völdum hitauppstreymis. Þess vegna minnkar mettunarkrafturinn og leysirhagnaðurinn er aukinn. Þess vegna minnkar þröskuldsdæluafl og hægt er að fá styttri púls þegar Q rofinn er að starfa. Með því að auka flutning framleiðslutengisins er hægt að bæta skilvirkni halla, þannig að áhrif sníkjudýra tapsins verða minna mikilvæg.

Agnafjöldi alls lágs stigs hálfgerðar þriggja stigs stigs miðils er minnkaður, þannig að þröskuld dæluorkan minnkar og orkunýtni bætt. Til dæmis er hægt að líta á YB: YAG, sem framleiðir ljós við 1030nm, sem hálfgerða þriggja stigs kerfi við stofuhita, en fjögurra stigs kerfi við 77k. ER: Sama gildir um YAG.

Það fer eftir ávinningsmiðlinum, styrkur sumra slökkva ferla minnkar.

Ásamt ofangreindum þáttum getur notkun lágs hitastigs bætt árangur leysisins til muna. Sérstaklega geta kælingar leysir með lágum hitastigum fengið mjög mikla afköst án hitauppstreymis, það er að segja að góð geisla gæði sé hægt að fá.

Eitt mál sem þarf að hafa í huga er að í gráðu leysiskristalnum minnkar bandbreidd geislaða ljóssins og frásogaða ljós . Hins vegar eru þessi áhrif venjulega sjaldgæf.

Kryogenic kæling notar venjulega kælivökva, svo sem fljótandi köfnunarefni eða fljótandi helíum, og helst dreifist kælimiðillinn í gegnum slönguna sem fest er við leysir kristal. Kælivökvi er endurnýjað í tíma eða endurunninn í lokaðri lykkju. Til að forðast storknun er venjulega nauðsynlegt að setja leysiskristalinn í tómarúmhólf.

Hugmyndin um leysiskristalla sem starfa við lágan hita er einnig hægt að beita á magnara. Hægt er að nota títan safír til að gera jákvæða endurgjöf magnara, meðalafköst í tugum watts.

Þó að kryógenískt kælitæki geti flæktleysiskerfi, algengari kælikerfi eru oft minna einföld og skilvirkni kryógenísks kælingar gerir kleift að draga úr flækjum.