5910202259

4

M. Chorowski

Rys. 1.1. Historyczny rozwój technologii uzy skiwania niskich temperatur

Pomimo termodynamicznych oraz technologicznych trudności w uzyskiwaniu i przechowywania skroplonych gazów, kriogenika jest coraz powszechniej stosowana w wielu dziedzinach techniki, nauki i medycyny. Niskie temperatury zyskują na znaczeniu również w energetyce, transporcie, biologii, rolnictwie i przetwórstwie żywności.

W medycynie kriogenika obecna jest w kilku obszarach. Przede wszystkim opanowanie technologii produkcji nadprzewodnikowych magnesów ze stopu niobu i tytanu pozwoliło na skonstruowanie i rozpowszechnienie tomografów, wykorzystujących magnetyczny rezonans jądrowy - NMR. Cewki magnesów wykonanych ze stopu NbTi wymagają chłodzenia do temperatury kilku K (temperatura krytyczna NbTi wynosi 9,6 K, ale ze względu na konieczność zapewnienia odpowiednio wysokiego pola magnetycznego temperatura pracy takich magnesów nie przekracza 5 K. Najbardziej rozpowszechnione jest kriostatowanie magnesów poprzez zalanie ich ciekłym helem pod ciśnieniem normalnym, co wymaga ciągłego monitoringu poziomu helu w kriostacie oraz okresowego uzupełniania jego ilości. Rozwój chłodziarek kriogenicznych (Gifforda-McMahona, rur pulsacyjnych) pozwala na konstrukcje magnesów , które chłodzone są jedynie poprzez kontakt cieplny z chłodziarką i w konsekwencji umożliwia budowę aparatów NMR, które nie będą wymagały okresowego uzupełniania ciekłego helu. Podkreślić należy, że to właśnie diagnostyka medyczna jest dziedziną najszerszego wykorzystania nadprzewodnictwa niskotemperaturowego. Odkry cie w roku 1986 nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego w perowskitowych materiałach ceramicznych oraz rozwój technologii wykonywania kabli z tych nadprzewodników, pozwala mieć nadzieję, że tomografy NMR będą mogły być kriostatowane ciekłym azotem. Jest to bardzo istotne ze względu na koszty eksploatacyjne chłodziarek, które bardzo rosną w miarę obniżania temperatury.