蓄热式低温制冷机、用于它的缸体、低温泵、再凝结装置、超导磁体装置和半导体检测装置制造方法及图纸

一种用于蓄热式低温制冷机冷头的缸体，所述缸体包括具有用于蓄热材料的中空形状结构的内部；其中，在高温端的缸体厚度大于在低温端的缸体厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及蓄热式低温制冷机、用于蓄热式低温制冷机的缸体、 低温泵、再凝结装置、超导磁体装置以及半导体检测装置。更具体地，本专利技术大体涉及蓄热式低温制冷机、诸如蓄热器管或脉冲管的用于蓄热式低温制冷机的缸体，以及使用蓄热式低温制冷机的低温 泵、再凝结装置、超导磁体装置以及半导体检测装置。
技术介绍
蓄热式低温制冷机产生大约4K到100K的低温温度，并用于冷却超导 磁体或用于低温泵。蓄热式低温制冷机包括压縮部分、膨胀部分以及换 热部分。压缩部分设计成由外部提供功、压縮工作流体、以及去除压缩热以减 小熵。膨胀部分设计成从压縮的工作流体吸收功(能量)、膨胀工作流体、 以及从系统外部增加热量以增大熵。换热部分设计成从温度的角度通过 利用蓄热器分开压縮部分和膨胀部分，同时使在膨胀部分增大的熵流出 到压縮部分。蓄热式低温制冷机的示例有脉冲管低温制冷机、GM (吉 福麦特一麦克马洪(Gifford-McMahon))低温制冷机、斯特林(Stirling)低温制冷机以及其它的种类。在脉冲管低温制冷机中，被气体压縮机压縮的、作为工作流体的工作 气体流入蓄热器和脉冲管的操作，以及工作流体由气体压縮机接收、并 从蓄热器或脉冲管流出的操作被重复。结果，在蓄热器或脉冲管的低温端形成制冷效果。当低温端与物体热 学接触时，从物体带走热量。蓄热器包括填充蓄热材料的缸体。脉冲管包括空的缸体。这些缸体的 一端是高温端，这些缸体的另一端是低温端。为了防止热量从高温端传导，缸体由薄壁不锈钢制成。当从高温端进 入的热量较多时，制冷能力下降较大，从而低温端的温度升高。因此，推荐缸体的厚度逐渐减小到等于或小于lmm。另一方面，由于缸体较薄，工作气体的反复压縮和膨胀使缸体沿轴向 伸张，从而在低温端产生振动。如果这种振动传递到冷却物体，则需要 高精度定位的半导体制造装置的生产率下降。图1是现有技术脉冲管低温制冷机的剖视图。如图1所示，披露一种脉冲管制冷机500，请参见日本特许公开专利申请2004 — 93062。在图1所示的脉冲管低温制冷机500中，脉冲管501和502以及蓄热器503和504是由薄壁金属材料制成的。厚壁部分501a到504a形成其部分缸体，从而形成增强区。此外，日本特许公开专利申请2003 — 329324披露一种技术，其中缸体的低温端比缸体的高温端厚，从而减小振动。但是，在日本特许公开专利申请2004—93062披露的技术中，虽然使振动在一个方向被厚壁部分501a到504a减小，但这是不够的。另外， 如果为了减小振动而存在较多的厚壁部分501a到504a，将导致制冷能力 下降。此外，在日本特许公开专利申请2003 — 329324披露的技术中，虽然 预计具有抑制振动的作用，但制冷能力下降。
技术实现思路
因此，本专利技术实施例提供一种新颖的和有用的蓄热式低温制冷机、用 于蓄热式低温制冷机的缸体、低温泵、再凝结装置、超导磁体装置以及 半导体检测装置，从而解决上述一个或多个问题。更具体地，本专利技术实施例可以提供蓄热式低温制冷机、诸如蓄热器管 或脉冲管的用于蓄热式低温制冷机的缸体，以及使用蓄热式低温制冷机 的低温泵、再凝结装置、超导磁体装置以及半导体检测装置，由此同时 实现好的制冷能力和防止振动。本专利技术的一个方面提供一种用于蓄热式低温制冷机冷头的缸体，所述 缸体包括具有用于蓄热材料的中空形状结构的内部；其中，在高温端的缸体厚度大于在低温端的缸体厚度。本专利技术的另一个方面可以提供一种蓄热式低温制冷机，包括工作气体压縮机；用于吸入和排出工作气体的冷头；其中，蓄热式低温制冷机是脉冲管低温制冷机，包括具有蓄热材料的蓄热器管；蓄热器管的低温端连接到其上的中空脉冲管；以及 与蓄热器管低温端或脉冲管接触的冷却台；以及蓄热器管和脉冲管中的至少一个包括如上所述的缸体。本专利技术的另一个方面可以提供一种蓄热式低温制冷机，包括工作气体压縮机；用于吸入和排出工作气体的冷头；其中，蓄热式低温制冷机是GM (吉福麦特一麦克马洪)型低温制冷 机，包括缸体；装在缸体中的位移器； 装在位移器中的蓄热材料； 与缸体低温端接触的冷却台；以及 缸体是如上所述的缸体。本专利技术的一个方面可以提供一种蓄热式低温制冷机，包括 工作气体压縮机；用于吸入和排出工作气体的冷头；其中，蓄热式低温制冷机是斯特林低温制冷机，包括 缸体；装在缸体中的位移器； 装在位移器中的蓄热材料； 与缸体低温端接触的冷却台；以及缸体是如上所述的缸体。本专利技术的另一个方面可以提供一种低温泵，包括 用于冷凝气体分子的低温板；以及 如上所述的蓄热式低温制冷机；其中，低温板在热学上和机械上连接到蓄热式低温制冷机的冷却台。 本专利技术的另一个方面可以提供一种再凝结装置，包括 用于将气体冷凝成液体的再凝结机构；以及 如上所述的蓄热式低温制冷机；其中，再凝结机构在热学上和机械上连接到蓄热式低温制冷机的冷 却台。本专利技术的另一个方面可以提供一种超导磁体装置，包括超导磁体；以及如上所述的蓄热式低温制冷机；其中，超导磁体在热学上和机械上连接到蓄热式低温制冷机的冷却台°本专利技术的另一个方面可以提供一种半导体检测装置，包括半导体检测器；以及如上所述的蓄热式低温制冷机；其中，半导体检测器在热学上和机械上连接到蓄热式低温制冷机的 冷却台。从下面结合附图的详细描述中，本专利技术的其它目的、特征和优点将变 得更加清楚 附图说明图1是相关现有技术脉冲管低温制冷机的剖视图；图2是本专利技术第一实施例的脉冲管制冷机的示意性剖视图；图3是解释本专利技术缸体运行的示意图；图4是显示形成本专利技术第一实施例的脉冲管低温制冷机的脉冲管缸 体的一个修改示例的示意性剖视图；图5是显示形成本专利技术第一实施例的脉冲管低温制冷机的蓄热器管缸体的一个修改示例的示意性剖视图；图6是显示本专利技术第一实施例和对比实施例的缸体的剖视图； 图7是显示本专利技术第一实施例和对比实施例的性能表； 图8是本专利技术第二实施例GM (吉福麦特一麦克马洪)低温制冷机的 示意性剖视图；图9是本专利技术第三实施例的斯特林制冷机的示意性剖视图；图IO是本专利技术第四实施例的低温泵的示意性剖视图；图11是本专利技术第五实施例的再凝结装置的示意性剖视图；图12是本专利技术第六实施例的超导磁体装置的示意性剖视图；以及图13是本专利技术第七实施例的半导体检测装置的示意性剖视图。具体实施方式下面将参考图12到图13描述本专利技术的实施例。第一实施例图2是本专利技术第一实施例的脉冲管低温制冷机的示意性剖视图。 参看图2，本专利技术第一实施例的脉冲管低温制冷机10包括气体压縮机11和两级冷头20。氦气由气体压縮机11吸入和排出，将被冷却的物 体(图2未图示)可由冷头20冷却。冷头20包括第一级蓄热器管31、 第一级脉冲管36、第一级冷却台30、第二级蓄热器管41、第二级脉冲管 46、第二级冷却台40。第一级蓄热器管31包括例如由不锈钢制成的缸体32、以及由铜或不 锈钢的金属网形成的蓄热材料33。缸体32内部填充蓄热材料33。第一 级脉冲管36包括例如由不锈钢制成的中空缸体37。缸体32和37的高温端32a和37a分别接触并固定在法兰21上。缸 体32和37的低温端32b和37b接触并固定在第一级冷却台30上。在第一级冷却台30内形成气流通道38。第一级脉冲管36的低温端 37b以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蓄热式低温制冷机冷头的缸体，所述缸体包括：具有用于蓄热材料的中空形状结构的内部；其中，在高温端的缸体厚度大于在低温端的缸体厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三田寿江，许名尧，
申请(专利权)人：住友重机械工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]