低温冷却系统以及用于该低温冷却系统的插入件技术方案

技术编号:35255678 阅读:36 留言:0更新日期:2022-10-19 10:12
提供了一种低温冷却系统,该系统包括主插入件(118)和可拆卸的副插入件(128)。主插入件(118)包括多个主板(111、112)和一个或多个主连接构件(117),每个主板具有主接触表面,一个或多个主连接构件(117)布置成连接多个主板(111、112)。可拆卸的副插入件(128)包括多个副板(121、122)和一个或多个副连接构件(127),每个副板具有副接触表面,一个或多个副连接构件(127)布置成连接多个副板(121、122),使得副插入件(128)是自支撑的。一个或多个调节构件构造为使得当副插入件(128)安装到主插入件(118)时,调节构件使得相应的主板(111、112)和副板(121、122)的主接触表面和副接触表面导热接触。接触。接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温冷却系统以及用于该低温冷却系统的插入件


[0001]本专利技术涉及低温冷却系统,特别是具有自支撑可拆卸插入件的低温冷却系统。

技术介绍

[0002]低温冷却系统通常用于在低于100开尔文的低温下进行实验。通常通过以特定的布置安装实验设备来为特定的实验定制系统。实验设备的安装困难且耗时,通常需要使用起重机或高架平台来接近系统。此外,通常需要在设备安装后进行测试,以确保设备运行令人满意,这可能需要大量时间。安装和故障排除的时间越多,收集实验数据的时间就越少。
[0003]通常通过包括保持在室温和毫开尔文温度之间的中间温度的多个平台,低温冷却系统在使用时可以达到毫开尔文温度。这样,可以分阶段进行冷却,使得系统的最终平台可以连续冷却到毫开尔文温度。安装的实验设备和系统的其他部件可以提供从室温到最终平台的路径。为了防止这些部件意外发热,每个平台都提供了散热装置来消除多余的热量。
[0004]可以将实验设施组装到系统外部的模块上,并进行预组装安装。这通常比直接安装实验设施要快。然而,重要的是模块要很好地热化,以便可以获得毫开尔文温度。在现有技术中,使用夹具和/或复杂且大量的调节过程来实现热化。
[0005]情况是微小的偏移将导致系统内的不良热化。
[0006]低温物理实验变得越来越复杂,进行实验所需的实验设施也随之增加。例如,量子信息处理(QIP)实验使用射频(RF)线路来寻址具有大量量子位的装置。随着量子位数量的增加,所需的射频线路的数量也相应增加。低温冷却系统有望适应日益增长的实验设施量。满足日益增长的需求的一种方法是为核心系统提供模块化升级。然而,制造公差会累积,导致低温冷却系统内的接头部不匹配和平台热化不良,因此需要大量的微小调节来提高性能。
[0007]希望有一种在低温冷却系统中安装实验设施的更方便的方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一方面提供了一种低温冷却系统,该系统包括在使用时的:主插入件,该主插入件包括:多个主板,每个主板具有主接触表面;以及一个或多个主连接构件,该一个或多个主连接构件被布置成连接多个主板;可拆卸的副插入件,包括:多个副板,每个副板具有副接触表面;以及一个或多个副连接构件,该一个或多个副连接构件被布置成连接多个副板,使得副插入件是自支撑的;以及一个或多个调节构件;其中所述一个或多个调节构件构造为使得在使用时,当副插入件安装到主插入件时,调节构件使得主板的主接触表面和副板的副接触表面导热接触。
[0009]有利地,该系统包括调节构件,该调节构件使得主板的主接触表面和副板的副接触表面彼此导热接触。这消除了为克服低温冷却系统的两个部分之间的错位而进行大量微小调节而使得这两个部分有效地热连通的需要。当拆卸时,副插入件也可以作为自支撑主体相对于主插入件移动,这进一步简化了安装和拆卸过程。例如,副插入件的每个板在单个
步骤中能够相对于主插入件的相应板对准。
[0010]一个或多个调节构件可以形成主插入件的一部分。在这种情况下,调节构件可以形成多个主板的一部分,或者形成一个或多个主连接构件的一部分,或者形成板和连接构件两者的一部分。类似地,一个或多个调节构件可以形成副插入件的一部分。在这种情况下,调节构件可以形成多个副板的一部分,或者形成一个或多个副连接构件的一部分,或者形成板和连接构件两者的一部分。调节构件也可以形成主插入件和副插入件的一部分。作为选择,调节构件可以采取紧固件的形式,这些紧固件构造为联接主插入件和副插入件的相应板。调节构件位置的选择可取决于具体的实施方式。例如,如果副插入件被设计成容纳刚性实验设备,则调节构件的位置和类型将被相应地选择。
[0011]主板和副板通常以大致平面的方式延伸,并且在使用中沿着板的相互邻近的周边表面连接在一起,并且相互邻近的周边表面可以是阶梯状的。优选地,通过主接触表面和副接触表面各自的共形平面区域(conformal planar regions)之间的面接触来提供主板和相应的副板之间的导热接触。主板和副板中的每一个均可包括凸缘。当主板与相应的副板接触时,主板的凸缘的下表面与副板的凸缘的上表面相匹配,以形成连续的结构。通常,主板和副板由高导热率材料制成,因此板在大面积上紧密连接的接头部将在接头部上提供良好的热连接。
[0012]调节构件通常通过适应可拆卸的副插入件的多个副板中的每一个与主插入件的相应主板之间的错位,使得主板的主接触表面和副板的副接触表面导热接触。由于制造公差,主板和副板之间可能存在错位。如果不进行调节,板之间的任何错位都会降低板之间的热传导。
[0013]尽管低温冷却系统包括主插入件和副插入件,但是副插入件(或者主插入件)是可拆卸的,因此可从系统中移除。当副插入件处于卸下状态时,副板通常以副构型相对于彼此在空间上定位。副插入件在其拆卸状态下是自支撑的,并且副插入件内的相邻板之间的间隔可以由副连接构件确定。类似地,当副插入件处于卸下状态时,主板通常以主构型相对于彼此在空间上定位。主插入件内相邻板之间的间隔可以由主连接构件决定。
[0014]在安装过程中,副插入件可以安装到主插入件上。副插入件的板优选地构造为与主插入件的相应板接触。然而,上述板之间可能存在错位。该错位可以是处于副构型的副板的平面和处于主构型的对应的主板的平面之间的偏移。每对板可以具有不同的错位,并且错位可以是正的或负的。因此,每个调节构件可以提供不同水平的调节,并且通常能够提供至少2毫米的运动范围,优选地至少4毫米的运动范围,以便适应错位。
[0015]副插入件可从低温冷却系统拆卸下来。副插入件可被完全拆卸下来,即副插入件的所有板可从主插入件分离并移除。可选地,副插入件可以仅部分拆卸下来。如果副插入件被部分拆卸下来,则副插入件的一些板仍附接到主插入件,而副插入件的其余板从主插入件移除。优选地,一个或多个副连接构件是可移除的,使得多个副板中的两个或更多个可以作为整体的自支撑主体或组件而从可拆卸的副插入件拆卸下来。
[0016]副插入件可包括使用副连接构件连接的第一副板、第二副板和第三副板,其中第二副板位于第一副板和第三副板之间。如果连接第二副板和第三副板的副连接构件被移除,则第二副板和第一副板可以作为整体结构被移除。部分拆卸的副插入件(第一副板和第二副板)优选地以与完全拆卸的副插入件的自支撑性质相似的方式自支撑。
[0017]副插入件的可拆卸性质有利地允许副插入件远离低温冷却系统进行修改。然而,在不需要移除整个副插入件的情况下,有益的是将副插入件的一部分留在主插入件上。例如,由于低温实验通常在真空中进行,因此主插入件和副插入件之间的接头部之一可以形成大气压和低压之间的屏障的一部分。因此,可能需要额外的密封,诸如使用o形环或其他真空密封,以例如降低任何气体泄漏的可能性。有益的是将形成上述屏障的板留在原位以避免重复重新形成密封。
[0018]从低温冷却系统可拆卸的副插入件的优点是能够远离低温冷却系统组装、修改和测试安装在副插入件上的实验设施。此外,修改可能只需要在副插入件的两本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种低温冷却系统,包括:主插入件,所述主插入件包括:多个主板,每个所述主板具有主接触表面;和一个或多个主连接构件,所述一个或多个主连接构件被布置成连接所述多个主板;可拆卸的副插入件,所述副插入件包括:多个副板,每个所述副板具有副接触表面;和一个或多个副连接构件,所述一个或多个副连接构件布置成连接所述多个副板,使得所述副插入件是自支撑的;以及一个或多个调节构件;其中,所述一个或多个调节构件构造为使得当所述副插入件被安装到所述主插入件时,所述调节构件使得所述主板的所述主接触表面和所述副板的所述副接触表面导热接触。2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件形成所述主插入件和所述副插入件中的一者或两者的一部分。3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述导热接触由所述主接触表面和所述副接触表面各自的共形平面区域之间的面接触提供。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件构造为适应所述可拆卸的副插入件的所述多个副板中的每一个与所述主插入件的相应主板之间的错位。5.根据权利要求4所述的系统,其中,所述错位小于2毫米,优选地小于1毫米。6.根据权利要求4或5所述的系统,其中,当所述副插入件处于拆卸状态时,所述副板以副构型相对于彼此空间定位,并且所述主插入件的所述主板以主构型相对于彼此空间定位;并且其中所述错位是处于所述副构型的副板的平面和处于所述主构型的对应的主板的平面之间的偏移。7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述主构型和所述副构型在所述可拆卸的副插入件处于安装状态时被保持。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述调节构件的操作不会改变所述主插入件的相邻主板之间的间隔或所述副插入件的相邻副板之间的间隔。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件包括形成所述主板的一部分或所述副板的一部分的一个或多个能够变形构件。10.根据权利要求6所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件使得所述主构型和所述副构型中的一者或两者能够调节,从而产生所述导热接触。11.根据权利要求1至6以及10中任一项所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件构造为改变相邻主板之间的所述间隔或相邻副板之间的所述间隔。12.根据权利要求11所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件形成一个或多个所述主连接构件或副连接构件的至少一部分。13.根据权利要求11或12所述的系统,其中,所述一个或多个调节构件构...

【专利技术属性】
技术研发人员:安东尼
申请(专利权)人:牛津仪器纳米技术工具有限公司
类型:发明
国别省市:

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