[實用新型]一種固態制冷量子電壓標準裝置

有效

• 申請號: 201821372666.X
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN208721722U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 焦玉民;康焱;朱珠
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R1/28
• 分類號: G01R1/28
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 劉靜

本實用新型公開一種固態制冷量子電壓標準裝置。該標準裝置包括：包括有制冷主機、一級冷頭和二級冷頭的二級脈管制冷機；固定連接在所述制冷主機上以保證裝置內部真空環境的真空罩；粘貼于所述真空罩內部的外保溫層；固定于所述一級冷頭上且包裹二級冷頭的內保溫層；通過熱平衡部件固定連接在所述二級冷頭上的量子超導芯片；以及固定連接在所述二級冷頭上且包裹量子超導芯片和熱平衡部件的磁屏蔽筒；所述量子超導芯片包括波導接口和信號接口，分別通過低導熱微波波導和低溫導線連接外部微波源和外部電信號驅動源。本實用新型采用固態制冷系統，有利于制冷系統與量子發生系統深度整合，具有降低系統體積重量和運行費用、提升量子系統便攜性等優點。

技術領域

本實用新型涉及量子電壓計量領域。更具體地，涉及一種固態制冷量子電壓標準裝置。

背景技術

量子電壓標準是電壓參數的自然基準，是依據交流約瑟夫森物理效應搭建而成的最準確、最高等級的電壓參數發生、測量裝置，并在電學計量、航空航天以及武器系統的電壓等高端測量方面有著廣泛應用。量子電壓標準裝置主要由制冷系統、微波驅動源、電流驅動源、量子電壓超導芯片等組成，制冷系統為量子超導芯片(或其它與芯片相關)提供4.2K以下的環境溫度，確保芯片進入超導狀態；微波、電流源分別產生高頻高功率微波和直流電信號共同驅動量子超導芯片產生穩定可靠的量子電壓信號。

傳統的量子電壓標準裝置使用液氦制冷，其優點是量子超導芯片浸泡在液氦中，運行溫度穩定，缺點是運行費用高、體積龐大、不可移動。因此需要設計一種適用于新的量子電壓標準裝置的制冷系統，替代液氦制冷系統的關鍵部件，降低量子電壓系統體積重量，提升量子系統便攜性。

實用新型內容

基于以上背景技術，本實用新型提供一種固態制冷量子電壓標準裝置，采用固態制冷技術替代傳統液氦制冷系統，有利于制冷系統與量子發生系統深度整合，具有降低系統體積重量和運行費用，提升量子系統便攜性等優點。本實用新型針對的超低溫裝置是一種復雜可變熱負荷環境下，涉及到真空隔熱、能量通道控制以及微波及電信號功率動態平衡等技術特色的制冷系統。解決微波及電信號激勵下液氦溫區量子超導芯片溫度控制問題。

為了實現以上目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種固態制冷量子電壓標準裝置，該標準裝置包括：

包括有制冷主機、一級冷頭和二級冷頭的二級脈管制冷機；

固定連接在所述制冷主機上以保證裝置內部真空環境的真空罩；

粘貼于所述真空罩內部的外保溫層；

固定于所述一級冷頭上且包裹二級冷頭的內保溫層；

通過熱平衡部件固定連接在所述二級冷頭上的量子超導芯片；以及

固定連接在所述二級冷頭上且包裹量子超導芯片和熱平衡部件的磁屏蔽筒；

所述量子超導芯片包括波導接口和信號接口，分別通過低導熱微波波導和低溫導線連接外部微波源和外部電信號驅動源。

優選地，所述真空罩上固定連接有波導端口和信號線端口，分別與所述低導熱微波波導和低溫導線連接。

優選地，所述信號線端口的接頭連接部位為真空設計。

優選地，所述外保溫層和內保溫層均為多層絕熱材料。

優選地，所述低溫導線從量子超導芯片引出后纏繞在所述一級冷頭上再連接至所述信號線端口。

優選地，所述低溫導線纏繞在所述一級冷頭20圈以上。

優選地，所述波導端口為WR-12波導接口；所述信號線端口為25芯以上的航空接頭。

優選地，所述磁屏蔽筒為經過熱處理的坡莫合金圓筒。