Helium-Verflüssiger: Advanced Technology Liquefier

ATL80, ATL160 und ATL160+ von Quantum Design

Advanced-Technology Liquefier (ATL) sind auf einem Kühler basierende Heliumverflüssiger. Es handelt sich um mobile Geräte im Labormaßstab, die eine Rückgewinnung und Verflüssigung des Heliumgases ermöglichen, das üblicherweise durch Verdampfung und Heliumtransfer in kältetechnischen Anlagen verloren geht.

Features
Vollautomatischer Betrieb
Hochmobile Lösung
Hohe Verflüssigungsraten
Energieeffizient
Selbstreinigend

Der ATL setzt einen Gifford-McMahon (GM)-Kühler zur Verflüssigung von gasförmigem Helium ein. Hierbei wird in einem geschlossenen Kreislauf Heliumgas über einen Kompressor verdichtet und anschließend im Kaltkopf des Verflüssigers entspannt. Dabei entsteht Kälte, die zur Kühlung des umschließenden Dewars und des darin befindlichen Heliumgas für das Experiment dient.

Der Heliumverflüssiger ist einfach zu installieren und kann in jedem Labor problemlos betrieben werden. Die Bedienung des automatischen Systems erfolgt über ein Touch-Screen-Bedienfeld. Der Verflüssiger kann entweder aus Druckglasflaschen mit gasförmigem Helium versorgt werden oder durch das abdampfende Helium aus Kryogen-Experimenten.

Aufgrund seines neuartigen Designs arbeitet der Heliumverflüssiger besonders effizient – die durchschnittliche Verflüssigungsrate liegt bei 12 l/Tag (ATL80) bzw. 22 l/Tag (ATL-160). Je nach Betriebsart können die Verflüssigungsraten noch höher sein.

Da sich das Gerät einfach an ein Kryogenexperiment heranrollen lässt, ist ein direktes Überheben des flüssigen Heliums möglich. Dies spart Zeit und vermeidet Helium-Verluste.

Der ATL160+ schafft aufgrund seiner patentierten Technologie Verflüssigungsraten über 30 Liter/Tag, bei gleichen Dimensionen wie der ATL160.

ATL80

  • Durchschnittliche Verflüssigungsrate: 12 l/Tag (0,5 l/Std)*
    *Die Verflüssigungsraten schwanken abhängig von Qualität und Druck des zugeführten Heliums.
  • Dewar-Inhalt: 80 l
  • Abmessungen (L x B x H): 104 x 76 x 150 cm
  • Kompressor: Luftgekühlt
  • Typische Leistungsaufnahme und Spannungsbereich: 3,8 – 5,4 kW; Hoch- & Niederspannung möglich
  • Heliumgasversorgung: Durchfluss: 0 - 25 SLPM (0 – 0,88 SCFM); He mit industrieller Qualität  (99.999%); 0-10 psi
  • Voll automatische Steuerung, Bedienung über Touch Panel

ATL160

  • Durchschnittliche Verflüssigungsrate: 22 l/Tag (0,92 l/Std)*
    *Die Verflüssigungsraten schwanken abhängig von Qualität und Druck des zugeführten Heliums.
  • Dewar-Inhalt:160 l
  • Abmessungen (L x B x H): 154 x 76 x 155 cm
  • Kompressor: Geteilte Ausführung, luftgekühlt, oder wassergekühlt
  • Typische Leistungsaufnahme und Spannungsbereich: 6,5 – 7,5 kW; Hoch- & Niederspannung möglich
  • Heliumgasversorgung: Durchfluss: 0 - 25 SLPM (0 – 0,88 SCFM); He mit industrieller Qualität  (99.999%); 0-10 psi
  • Voll automatische Steuerung, Bedienung über Touch Panel

ATL160+

  • Durchschnittliche Verflüssigungsrate: 30+ l/Tag (1,25 l/Std)*
    *Die Verflüssigungsraten schwanken abhängig von Überhebefrequenz und Qualität und Druck des zugeführten Heliums.
  • Dewar-Inhalt: 160 l
  • Abmessungen (L x B x H): 104 x 76 x 151 cm (Verflüssiger ohne Kompressor)
  • Kompressor: Geteilt luftgekühlt oder wassergekühlt
  • Typische Leistungsaufnahme und Spannungsbereich: 6,5 – 7,5 kW; Hoch- & Niederspannung möglich
  • Heliumgasversorgung: Durchfluss: 0 - 25 SLPM (0 – 0,88 SCFM); He mit industrieller Qualität  (99.999%); 0-20 psi
  • Voll automatische Steuerung, Bedienung über Touch Panel
Rückgewinnung von flüssigen Helium

Die Heliumrückverflüssiger werden momentan erfolgreich für die Rückgewinnung von Flüssighelium in den Forschungsbereichen Magnetismus und Kryotechnology in Verbindung mit Quantum Design Produkten wie dem MPMS und dem PPMS verwendet. Außerdem werden die Verflüssiger für Magnetenzephalographie-Systeme (MEGs) von Elekta, CTF und 4D, sowie für Nuklearmagnetischeresonanz (NMR)-Labore von verschiedenen Herstellern eingesetzt. Andere kryogene Systeme, die mit unseren ATLs betrieben werden, sind Badkryostate und Flußkryostate jeglicher Art, die Messmethoden wie Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Tunneling Microscopy (STM), Fourier Transform Mass Spectroscopy (FT-MS), Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR), Kathodolumineszenz, Mößbauer Spectroskopie, IR Detectoren und Electron Beam Ion Traps (EBIT) verwenden.

Die Heliumverflüssiger können ohne weitere zusätzliche Infrastruktur installiert werden. Dies ist die sogenannte direkte Rückverflüssigung. Durch Hinzufügen von zusätzlichen Heliumgas Auffang-und Speichervolumen kann die direkte Rückverflüssigung zu einer Hochdruck Rückverflüssigung erweitert werden.

"Das Tieftemperaturlabor des Instituts für Nuklearforschung der ungarischen Akademie der Wissenschaften liefert bereits seit 1973 flüssiges Helium für die Forschungsarbeit. In Zusammenarbeit mit Linde Magyarország Zrt. (der örtlichen Niederlassung der Linde AG) wurde ein landesweiter Flüssighelium-Versorgungsservice für 'kleine Verbraucher' wie z.B. NMR-Spektrometer eingerichtet. Um die Liefersicherheit zu gewährleisten, haben wir unseren vorhandenen Helium-Verflüssiger (seit 1986 im Einsatz) durch einen ATL-160 ersetzt, der im Januar 2014 in Betrieb genommen wurde. Das Sammel- und Transportsystem für das gasförmige Helium wurde beibehalten. Ein Heliumgasreiniger wurde intern hergestellt, um die erforderliche Reinheit des Gases für den Verflüssiger zu gewährleisten."

- Sándor Mészáros

Enhancement of the Liquefaction Rate in Small-Scale Helium Liquefiers Working Near and Above the Critical Point, C. Rillo, M. Gabal, M. P. Lozano, J. Sesé, S. Spagna, J. Diederichs, R. Sager, C. Chialvo, J. Terry, G. Rayner, R. Warburton and R. Reineman, Physical Review Applied 3, 051001 (2015).

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