Хотя система подпитки жидким азотом и не входит непосредственно в состав вакуумной установки, она весьма важна для систем сверхвысокого вакуума, в которых используются криогенные ловушки или сорбционные насосы.

Падение уровня жидкого азота в любом из этих устройств ниже определенного минимального уровня может привести к размораживанию газа, находившегося в ловушке или насосе, и аварийной ситуации. Поэтому очень важно, чтобы уровень жидкого азота в соответствующих сосудах Дьюара автоматически поддерживался постоянным, особенно если доступ к вакуумной системе затруднен.

Работа такой системы подпитки основана на использовании соответствующих датчиков уровня, которые включают подачу жидкого азота по мере необходимости. Принцип действия системы подпитки практически одинаков для всех выпускаемых серийно устройств такого рода. В них используется принцип сифона (рис. 6.19).

Рис. 6.19. Система подпитки жидким азотом. 1— предохранительный клапан; 2 — блок управления; 3 — сепаратор; уровня жидкого азота. 4 — датчик

Если уровень N2 (ж.) в управляемом устройстве достаточный, то оба клапана (подпитки и предохранительный) в системе подпитки закрыты; при падении уровня клапан подпитки по сигналу датчика уровня открывается и под давлением самонаддува происходит перелив жидкого азота из подпиточного резервуара в соответствующее криогенное устройство (ловушку или насос). Обычно интенсивность испарения жидкого азота в подпиточном резервуаре достаточна для его самонаддува; в некоторых случаях предусматривается наддув сжатым воздухом1).

В ряде работ были описаны конструкции различных серийно выпускаемых подпиточных устройств. В одной из таких систем применен механический способ измерения уровня N2 (ж.) с помощью поплавкового датчика. При падении уровня жидкости ниже критического происходят замыкание контакта, связанного с поплавком, и включение реле, открывающего клапан подпитки. К недостаткам таких датчиков следует отнести их высокую чувствительность к вибрациям, а также необходимость в значительном свободном пространстве над уровнем азота. Работа датчика другой конструкции основана на явлении конденсации паров при их охлаждении. По существу этот датчик представляет собой газовый термометр. Для изготовления такого датчика трубку при комнатной температуре заполняют аргоном до давления в несколько атмосфер; при погружении герметизированной трубки в жидкий азот аргон конденсируется и в ней создается разрежение.

Такое устройство, снабженное поршнем, может управлять работой клапана подпитки с помощью механического или электромагнитного приводов. Датчик, представлял собой стеклянный капилляр с ртутью, спаянный с терморезервуаром, заполненным газом. В стеклянный капилляр впаяны два электрических контакта, которые замыкаются столбиком ртути в зависимости от температуры терморезервуара и соответственно уровня жидкого азота. Однако подобные системы могут использоваться только для поддержания заданного уровня жидкости.