Analysis of Dynamic Processes in Cryostats With Electromachine Cooling

Mūsdienīgā gamma spektrometrija sniedz unikālās iespējas dažādu pētījumu veikšanai daudzās zināšanu jomās. Pašlaik tiek izmantoti dažādi gamma detektoru tipi, kuru vidū līdera pozīciju ieņem pusvadītāju detektori (PVD) no īpaši tīrā germānija (ĪTG). Šo detektoru pamatīpatnība ir nepieciešamība dzesēt germānija monokristālu līdz šķidrā slāpekļa temperatūrai. Līdz ar tirgū pieejamo elektromašīnu dzesētāju (EMD) rašanos, ĪTG gamma spektrometru izstrāde kļuva iespējama uz tādu dzesētāju pamata. Šajā darbā pētāmā gamma spektrometra pamatu veido kriostats ar EMD. Darba pamatu nosaka dinamisko blakusprocesu analīze, ar nolūku izstrādāt komplekso kriostatu projektēšanas pieeju, kas ļauj samazināt elektromašīnu dzesētāju tipveida trūkumu ietekmi. Pētījuma objekts ir kriostata ar ĪTG detektoru un elektromašīnu dzesētāju dinamiskais siltuma un mehāniskais modeļi. Ierobežotā EMD dzesēšanas jauda, kuras dēļ rodas paaugstinātās prasības pret siltuma pieplūdes uz kriostatu samazināšanos, prasa detalizēto kriostata ar EMD siltuma modeļa analīzi un siltuma pieplūdes uz kriostatu samazināšanās pamatceļu atklāšanu. Mehāniskās svārstības, kuru avots ir EMD, izraisa gan paša ĪTG detektora, gan arī kriostata vāka vibrācijas. Elektriskās ķēdes parametru izmaiņas, kuras izraisīja mehāniskās vibrācijas, satricinājumi un, it sevišķi, skaņas svārstības, veicina traucējumu rašanos gamma spektrometriskas aparatūras darbībā, kas pasliktina ĪTG spektrometra izšķirtspēju. Darbā tiek aplūkots matemātiskais kriostata ar ĪTG detektoru dzesēšanas dinamikas modelis un iegūto rezultātu salīdzināšana ar modeli, kas ir izveidots uz GEM pamata. Tika veikta verifikācija eksperimentālā veidā. Tika veikta galveno kriostata svārstību sistēmu modālā analīze, kuras rezultāti ir eksperimentāli pārbaudīti. Tika piedāvāta kompleksā kriostatu ar EMD projektēšanas pieeja, uz kuru pamata tika modificēti gamma spektrometru ražojamie paraugi.