将样品环境炉从1000摄氏度冷却到80摄氏度需要多长时间？答案：4.5小时。这浪费了很多宝贵的中子束时间，那么SINE2020对此做了些什么呢？许多中子实验都是在真空中进行的，因此样品环境设备需要很好的绝缘，当想要冷却样品时，这会导致一些问题。物理定律就是挡道了！最后几百摄氏度是特别困难和缓慢的。目前的常规做法是，一旦炉子温度达到150°C，就将其装满，让温度冷却并保持水平，然后在再次填充容器之前将较热的气体排空。填充过程是手动的，整个过程很耗时。
幸运的是，ISIS中子源和?子源的一个团队一直在研究这个问题，以使这个过程更快、更有效。其第一步是确定气体可以进入炉子的最高温度，而不会使外尾过热。经过一系列的测试，这是在500℃下建立，下一阶段是建立冷却气体的流动，而不是使用上述的间歇过程。这能让气体在流动时除去热量。研究小组尝试了几种类型的气体：氦气、氩气和氮气，两种气体都在室温下通过液氮冷却回路冷却，但发现使用传统气体氦是最好的(这是在冷却过程后回收的，这样就不会浪费氦)。
接下来，研究了使用的最佳流速，即提供最快冷却的流速。太快，它不会很好地散热，而太慢，它需要更多的时间。最佳流速为2升/分钟。幸运的是，在12个月期间对设备的元件和屏蔽寿命进行的测试表明，它们没有受到快速冷却的负面影响。在SINE2020的第一年内，冷却时间仅为45分钟。这比现有工艺快6倍。该系统已在ISIS的所有炉子上以手动形式安装了两年，在12个月的时间内节省了39天的束流时间，相当于13次额外的中子实验！当然，发展并没有止步于此，为什么不实现自动化呢？
更好的是，让它可以远程控制？电子设置包括用于操作的用户友好的触摸屏，并使用高质量的电磁阀和质量流量控制阀。这些可以扩展设备对未来可能性的适应性，例如，用户希望在实验期间将其样品冷却到设定温度或通过设定的冷却速率。这种设备的远程控制能力也将使用户受益。在舒适的家中或酒店，也可以远程启动冷却过程，这样当他们到达时，样品已经处于所需的温度。这将使他们获得额外45分钟的床上休息时间，或者完成他们新论文的几个段落。SINE2020中也定义了Secop协议标准，该标准已用于该设备。
这将促进所有示例环境的互换性，因此它们可以在任何地方使用。这对于考虑生产这种快速冷却炉以供销售的公司来说非常重要。SINE2020通过其资金支持开发了最新示例环境改进，现在可以生产更多的熔炉，用于ISIS和世界各地其他中子源的仪器。事实上，通过SINE2020合作，ILL已经在为其仪器的所有电阻炉生产它们，并实现了4倍快的冷却时间。ESS还可以确保这些被添加到他们的能力中，使他们能够从第一个中子开始快速有效地收集数据。
博科园｜研究/来自：CORDIS
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