[實用新型]一種以制冷機為冷源的復合溫度波動抑制結構

有效

• 申請號: 201820486498.0
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN208443067U
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 高波;羅二倉;潘長釗;張海洋;陳燕燕
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F28F13/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本實用新型涉及一種以制冷機為冷源的復合溫度波動抑制結構，其包括：制冷機，其提供冷源；制冷機冷端法蘭，其連接到所述制冷機；樣品法蘭，其與樣品進行連接；在所述制冷機冷段法蘭與所述樣品法蘭之間設置有復合溫度波動抑制結構。本實用新型結合了熱容法和熱阻法兩者各自的優點，采用薄片狀的熱容材料降低溫度波動而基本不引起溫度升高，采用細長且具有高導熱的熱阻材料降低溫度波動而基本不引起溫度升高；熱容材料均采用高導熱系數的低溫膠或直接焊接的形式與其他部件相連接，杜絕了螺紋連接導致的接觸熱阻不可控的缺點。

技術領域

本發明涉及一種溫度波動抑制結構，特別是涉及一種以制冷機為冷源的復合溫度波動抑制結構。

背景技術

GM制冷機或GM脈沖管制冷機為目前唯一商用的4K溫區制冷機，其在低溫物理、醫學等領域都有重要的應用，尤其在以制冷機為冷源的低溫系統中，GM制冷機或GM脈沖管制冷機由于無需低溫液體、操作便捷、運行時間長等優點而得到越來越多的應用。

由于GM制冷機或GM脈沖管制冷機需要周期性的壓力波驅動才可以產生制冷效應，其內部工質的溫度將會隨著壓力的變化呈現周期性波動，加之低溫下銅等材料的比熱容很小，使得GM制冷機或GM脈沖管制冷機冷端換熱器外部的溫度存在較大幅度的波動(約200mK-500mK)，所以低溫樣品通常無法直接安裝在制冷機冷端進行測試。為使制冷機冷端溫度得到有效衰減，目前通常的做法分為兩種，一種是熱容法，即在制冷機冷端和樣品之間增加液氦腔、鉛塊等低溫高比熱材料；另一種做法是熱阻法，即在制冷機冷端和樣品之間增加低導熱材料。其中熱容法將會增大制冷機冷端的負重和復雜度，并且溫度波動抑制效果有限；而熱阻法將會使得樣品與制冷機存在較大的溫差，使樣品的最低溫度升高。

針對目前制冷機冷端溫度波動抑制方法的不足，需要提出一種簡單有效的方法以實現樣品溫度波動的高效抑制。

發明內容

本發明的目的是解決傳統以制冷機為冷源的樣品結構及其溫度波動抑制方法中存在的體積大、質量重、結構復雜、總熱阻難以控制以及最低溫度升高等問題。

本發明提供了一種以制冷機為冷源的復合溫度波動抑制結構，其包括：制冷機，其提供冷源；制冷機冷端法蘭，其連接到所述制冷機；樣品法蘭，其與樣品進行連接；在所述制冷機冷段法蘭與所述樣品法蘭之間設置有復合溫度波動抑制結構。

其中，所述復合溫度波動抑制結構包括第一熱容材料、熱阻材料和第二熱容材料。

其中，述第一熱容材料為HoCu₂、Er₃Ni、Er_0.5Pr_0.5、或ErNi等磁性材料。

其中，所述第一熱容材料為為鉛等其他低溫下具有較高比熱容的材料。

其中，所述第二熱容材料為HoCu₂、Er₃Ni、Er_0.5Pr_0.5、或ErNi等磁性材料。

其中，所述第二熱容材料為為鉛等其他低溫下具有較高比熱容的材料。

其中，所述第一熱容材料與第二熱容材料的材料相同。

其中，所述第一熱容材料與第二熱容材料的材料不相同。

其中，所述熱阻材料為高純無氧銅、高純鋁、藍寶石或石墨烯等低溫下具有高導熱系數的材料。

其中，所述制冷機為低振動的脈沖管制冷機，為樣品提供2.2K-300K的工作溫度。

本發明提出了一種復合溫度波動抑制結構，使得采用簡單的結構即可實現小溫差下的溫度波動高效抑制。

附圖說明

圖1為本發明的復合溫度波動抑制結構示意圖。