Glass cryostat for He II studies

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Drawing of the glass cryostat, highlighting the different vacuum spaces and liquid helium vessel (left); Different boiling regimes in He I and He II, showing the critical heat flux even in He II conditions (centre); He II dro

The Cryolab is equipped with two glass cryostats that can be used for didactic demonstrations of He II properties in outreach activities or training. The glass cryostats also offer a unique opportunity for research into more specific properties such as boiling conditions and visualisation of critical heat flux in He II, or even for calibration of level gauges at different saturation pressures. The cryostat features a 30‑liter helium vessel of 200 mm diameter enveloped by a vacuum space and a liquid nitrogen thermal shield, again protected from the outside by a vacuum-insulated space. The helium vessel can be operated at gasometer pressure (30 mbar overpressure) or it can be pumped down in order to achieve pressures below 50 mbar to establish He II conditions. Some demonstrations with He II include the Kapitza spider, the fountain effect, critical heat flux in He II, thermo-acoustic oscillations, the Rollin film and the Lambda-point transition itself.

 

Deux cryostats en verre sont disponibles au Cryolab pour des démonstrations et cours didactiques, notamment sur les propriétés de l’hélium II dans le cadre d’activités de sensibilisation ou de la formation. Il est ainsi possible de visualiser le flux critique de chaleur ou le changement de phase, et même de calibrer des jauges de niveau pour des pressions différentes de saturation. L’ensemble du système est composé d’une cavité centrale de diamètre 200mm pouvant accueillir jusqu’à 30 litres d’hélium liquide entourée d’une zone de vide d’isolation. L’ensemble est plongé dans une garde d’azote liquide isolé par une double paroi sous vidée. L’hélium à l’intérieur peut être opéré avec surpression allant jusqu’à 30 mbar ou être pompé jusqu’à une pression de50 mbar. De nombreux effets et propriétés connues de l’hélium II peuvent être visualisés dans les cryostats en verre, tels que l’araignée Kapitza, l’effet fontaine, le flux critique, les oscillations thermo-acoustiques, le film de Rollin et la transition lambda.