Do eksperymentów fizycznych w bardzo niskich temperaturach, przeprowadzanych na Uniwersytecie w Lejdzie, wykorzystywane są kriostaty. Są to systemy chłodzenia umożliwiające schłodzenie układu do temperatury bliskiej zeru absolutnemu (0,01 Kelvina).
W pierwszym etapie chłodzenia wykorzystuje się tak zwaną chłodziarkę z lampą impulsową (PTR). Taka PTR wykorzystuje zamknięty obieg gazu helowego, który jest okresowo sprężany w gorącej części systemu, a następnie rozprężany w zimnych częściach PTR, które znajdują się wewnątrz kriostatu. W procesie tym uwalniane są wibracje.
W celu usprawnienia badań nad cząstkami subatomowymi na wydziale fizyki Uniwersytetu w Leiden, firma ACE została poproszona o zaprojektowanie struktury redukującej drgania kriostatu. Multidyscyplinarny zespół zaprojektował i zrealizował rozwiązanie izolacji drgań z podwójną ramą:
- główna rama wewnętrzna wspierająca eksperyment; mechanicznie odizolowana od ramy zewnętrznej,
- dodatkowa rama zewnętrzna, równoległa do istniejącej ramy o bardzo wysokiej sztywności, która podtrzymuje generującą wibracje chłodnicę lampy impulsowej (PTR); tłumi to wibracje.
Nowa rama wtórna ma przyspawany pierścień na górze, w którym zamontowana jest rura impulsowa. W ten sposób rura impulsowa została oddzielona od reszty kriostatu. Konstrukcja została zaprojektowana w taki sposób, że rama główna i dodatkowa są zamontowane na różnych belkach nośnych i są mechanicznie całkowicie oddzielone.
Aby zamknąć komorę próżniową kriostatu, nadal potrzebne było elastyczne, ale próżniowo szczelne połączenie między kriostatem a rurką impulsową, w tym przypadku mieszek spawany krawędziowo. Ze względu na siły pochodzące od rurki impulsowej i pożądaną redukcję poziomu drgań, zespół ustalił, że rama i połączenie próżniowe powinny spełniać następujące wymagania:
- Sztywność ramy poniżej 1*E8 N/m
- Sztywność miecha mniejsza niż 1*E3 N/m
Najważniejsze jest to, że wibracje, które wcześniej występowały przy częstotliwościach 1,4 Hz i 2,8 Hz (częstotliwość lampy impulsowej), nie są już obserwowane. Poziom wibracji wydaje się być teraz ograniczony przez wibracje występujące w laboratorium.
Projekt został zrealizowany w partnerstwie 7 stron, w tym Hittech Multin, Innoseis, Leiden University i ACE. Więcej informacji można znaleźć w poniższej publikacji.
