一种温度波动抑制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种温度波动抑制装置，包括G

【技术实现步骤摘要】
一种温度波动抑制装置


[0001]本专利技术涉及温度波动抑制
，尤其涉及一种温度波动抑制装置。

技术介绍

[0002]储利用制冷机直接冷却单光子探测器与其他冷却方式相比有许多优点，制冷机直接冷却方式结构简单，它结构简单、无需低温液体、便于移动和室外使用、运行和维护成本低等等，使其获得了广泛的使用。但是其显而易见的缺点即温度波动较大，限制了这种类型的温度抑制单元的进一步应用。
[0003]随着磁性蓄冷材料在低温蓄冷器中的使用，低温蓄冷器在极低温下的蓄冷效率获得提升，这使得G
‑
M制冷机的最低温度可达2K以下。近些年来，由于磁性填料的使用，使得G
‑
M制冷机在制冷量、长期运行稳定性以及成本上，与其他小型低温制冷机相比具有较明显的优点，因而制冷机冷却的温度抑制单元中，有相当大的比例是使用G
‑
M制冷机的。最低制冷温度为4K的G
‑
M制冷机，其二级冷头上温度波动的峰峰值大约为0.3
‑
0.6K。在单光子探测器中普遍使用的冷源为液氦，以获得较高的温度稳定性，对G
‑
M制冷机而言，其应用还须对其二级冷头进行温度波动进行调节后才能达到单光子探测器所需要的技G
‑
M制冷机由于运行在低频率下，不可避免的会产生比较大的冷头温度波动，研究者们使用改进制冷机的结构、优化运行频率和压缩比等方法，可以直接获得比较好的温度稳定性。
[0004]对于20K温区的G
‑
M制冷机，大多数采用氦气罐和热阻片，但是氦气罐和热阻片存在一些缺点：1、氦气罐和热阻片进行温度波动抑制组装复杂，存在焊口，不稳定，2、需外部气源供气，连接氦气的管路会造成漏热，所以本专利技术提出一种温度波动抑制装置，用以解决上述所提到的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种温度波动抑制装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种温度波动抑制装置，包括G
‑
M制冷机冷头、G
‑
M制冷机、数据采集与控温系统和真空机组，所述G
‑
M制冷机冷头的底部依次设置有一级冷头和二级冷头，其特征在于，所述G
‑
M制冷机冷头的底部环形等距排布有三个薄壁支撑，三个所述薄壁支撑的底端固定连接有同一个铅蓄冷单元，所述铅蓄冷单元包括黄铜和铅块，所述铅块的顶部与二级冷头的底部相接触，所述黄铜包裹在铅块的外壁上，所述黄铜的底部固定连接有样品架，所述样品架的底部固定安装有第一辐射屏，所述样品架的底部固定安装有样品，所述样品上设置有多个安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有温度计，三个所述薄壁支撑的外壁固定连接有同一个法兰，所述法兰的底部固定安装固定板，所述固定板的底部固定连接有第二辐射屏，所述铅蓄冷单元位于第二辐射屏内，所述G
‑
M制冷机冷头的底部固定连接有第三辐射屏，所述真空机组的吸气口固定套设有管道，所述管道的一端延伸至第三辐射屏内，所述数据采集与控温系统与温度计相连接。
[0007]优选地，所述管道的外壁固定套设有真空阀，通过真空阀可以控制温度波动抑制
系统内空气的抽取。
[0008]优选地，所述G
‑
M制冷机冷头的底部固定连接有密封层，所述第三辐射屏的顶部延伸至密封层内，通过密封层可以增加第三辐射屏和G
‑
M制冷机冷头密封性，防止漏气。
[0009]优选地，所述黄铜为内部空心两端开口圆柱型。
[0010]优选地，所述二级冷头和铅块之间设置有软连接，所述软连接为0.3mm
‑
0.5mm厚的无氧铜皮，无氧铜在低温下具有较高的热导率和较小的热容，通过黄铜可以提高冷量的传输效率。
[0011]优选地，所述铅蓄冷单元中铅块的使用量为66ml
‑
100ml，同时可根据温度抑制要求计算具体使用量。
[0012]优选地，所述第一辐射屏和第二辐射屏均采用三层结构，内外两层均为表明磨光的无氧铜皮，中间夹层为防辐射材料。
[0013]优选地，所述铅块为一定长度圆柱状，利用长度的增加取得同等的温度波动抑制效果。
[0014]优选地，所述数据采集与控温系统包括数据采集系统和控温系统，所述数据采集系统主要由控温仪、计算机和数据采集记录程和数据采集板卡组成，用以采集温度信号，所述控温系统由直流电源、吉时利数字源表组成，可对G
‑
M制冷机冷头和铅蓄冷单元进行控温。
[0015]优选地，所述温度计的测量引线使用线径为0.1mm的漆包圆铜线刷制成排线，然后螺旋向上缠绕在铅蓄冷单元和G
‑
M制冷机冷头的连接插头上，所述二级冷头和黄铜外部缠绕的加热丝使用线径为0.14mm的镍丝，加热丝采用双股对称排列方式，以消除电感，减少测量误差。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]1、本专利技术中，第一辐射屏和第二辐射屏均采用三层结构，内外两层均为表明磨光的无氧铜皮，中间夹层为防辐射材料。
[0018]2、本专利技术中，数据采集系统主要由控温仪、计算机和数据采集记录程和数据采集板卡组成，用以采集温度信号，控温系统由直流电源、吉时利数字源表组成，可对G
‑
M制冷机冷头和铅蓄冷单元进行控温。
[0019]3、本专利技术中，无氧铜在低温下具有较高的热导率和较小的热容，通过黄铜可以提高冷量的传输效率，利用铅块长度的增加取得同等的温度波动抑制效果，软连接也可减小由冷头传递到铅蓄冷单元的振动。
[0020]本专利技术可以在不使用高压氦气罐的同时达到同等的温度抑制效果，并且本专利技术的结构比使用氦气罐的结构简单，不需使用外接的氦气瓶等物品，增加了整个系统的可操作性、可靠性和安全性，并防止可能造成的漏热。
附图说明
[0021]图1为本专利技术提出的一种温度波动抑制装置的示意图；
[0022]图2为本专利技术中G
‑
M制冷机冷头与铅蓄冷单元的连接示意图；
[0023]图3为本专利技术中铅蓄冷单元的剖视示意图；
[0024]图4为本专利技术中A处放大图；
[0025]图5为本专利技术中数据采集程序的流程图；
[0026]图6为实施例2中使用铑铁温度计时温度波动降温曲线图；
[0027]图7为实施例2中使用cernox温度计时20K温度变化图。
[0028]图中标记：1、G
‑
M制冷机冷头；2、薄壁支撑；3、一级冷头；4、二级冷头；5、软连接；6、铅蓄冷单元；7、法兰；8、铅块；9、样品架；10、黄铜；11、样品；12、温度计；13、第一辐射屏；14、第二辐射屏；15、第三辐射屏；16、数据采集与控温系统；17、G
‑
M制冷机；18、真空机组；19、管道；20、真空阀；21、固定板；22、密封层。
具体实施方式
[0029]下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度波动抑制装置，包括G
‑
M制冷机冷头(1)、G
‑
M制冷机(17)、数据采集与控温系统(16)和真空机组(18)，所述G
‑
M制冷机冷头(1)的底部依次设置有一级冷头(3)和二级冷头(4)，其特征在于，所述G
‑
M制冷机冷头(1)的底部环形等距排布有三个薄壁支撑(2)，三个所述薄壁支撑(2)的底端固定连接有同一个铅蓄冷单元(6)，所述铅蓄冷单元(6)包括黄铜(10)和铅块(8)，所述铅块(8)的顶部与二级冷头(4)的底部相接触，所述黄铜(10)包裹在铅块(8)的外壁上，所述黄铜(10)的底部固定连接有样品架(9)，所述样品架(9)的底部固定安装有第一辐射屏(13)，所述样品架(9)的底部固定安装有样品(11)，所述样品(11)上设置有多个安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有温度计(12)，三个所述薄壁支撑(2)的外壁固定连接有同一个法兰(7)，所述法兰(7)的底部固定安装固定板(21)，所述固定板(21)的底部固定连接有第二辐射屏(14)，所述铅蓄冷单元(6)位于第二辐射屏(14)内，所述G
‑
M制冷机冷头(1)的底部固定连接有第三辐射屏(15)，所述真空机组(18)的吸气口固定套设有管道(19)，所述管道(19)的一端延伸至第三辐射屏(15)内，所述数据采集与控温系统(16)与温度计(12)相连接。2.根据权利要求1所述的一种温度波动抑制装置，其特征在于，所述管道(19)的外壁固定套设有真空阀(20)。3.根据权利要求1所述的一种温度波动抑制装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔春辉，韩佩佩，常成，徐文博，董娜，花少震，宋娟，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：发明
国别省市：