一种真空隔离波导及超低温冷箱制造技术

本申请公开了一种真空隔离波导及超低温冷箱，解决了波导传输微波能量的同时难以隔离真空的问题。真空隔离波导，包含第一波导、第二波导、透波封堵件。所述第一波导和第二波导的轴向中心分别有截面面积相等的管道。第一波导和第二波导的一端端面上均有与管道同轴心且开口面积大于管道截面面积的相同凹槽。第一波导第二波导的端部固定连接时，两个凹台正对且闭合形成腔体。所述透波封堵件位于腔体内且透波封堵件填充满腔体内空间。本发明专利技术是采用制冷机替代液氦制冷系统的关键部件，有利于制冷装置与量子发生系统深度整合，具有降低量子电压系统体积重量，提升量子系统便携性等优点。提升量子系统便携性等优点。提升量子系统便携性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种真空隔离波导及超低温冷箱


[0001]本申请涉及真空波导
，尤其涉及一种真空隔离波导及超低温冷箱。

技术介绍

[0002]量子电压标准是电压参数的自然基准，是依据交流约瑟夫森物理效应搭建而成的最准确、最高等级的电压参数发生、测量装置，并在电学计量、航空航天以及武器系统的电压等高端测量方面有着广泛应用。标准装置主要由超低温冷箱、微波驱动源、偏置电信号驱动源、量子电压超导芯片，以及微波和电信号传输单元等组成。超低温冷箱为量子超导芯片提供4.2K(或其他与芯片相关)的环境温度，确保芯片进入超导状态；微波源、偏置信号源分别产生高频高功率微波和直流电信号共同驱动量子超导芯片产生稳定可靠的量子电压信号，微波通道为波导。
[0003]本申请针对的是采用制冷机制冷(或称固态制冷，区别于液氦)的量子电压标准装置，并以制冷机为冷源搭建超低温冷箱。经典量子电压标准装置使用液氦制冷，其优点是量子超导芯片浸泡在液氦中，运行温度稳定，缺点是运行费用高、体积庞大，不可移动。而采用制冷机为核心的超低温冷箱替代液氦制冷系统，有利于量子电压装置深度整合，具有降低整套装置体积重量和运行费用，提升装置便携性等优点。但是制冷机的制冷功率有限，因此在制冷机上设计保温隔热结构而构成超低温冷箱组合体，从外到内有真空腔、冷屏、磁屏蔽筒三层功能结构。微波从冷箱外部进入内部，微波波导需要超越真空腔，因此需要一种传输微波能量的同时，还可以隔离真空的波导。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种真空隔离波导及超低温冷箱，解决了波导传输微波能量的同时难以隔离真空的问题。
[0005]本申请实施例提供一种真空隔离波导，包含第一波导、第二波导、透波封堵件。所述第一波导和第二波导的轴向中心分别有截面面积相等的管道。第一波导和第二波导的一端端面上均有与管道同轴心且开口面积大于管道截面面积的相同凹槽。第一波导第二波导的端部固定连接时，两个凹台正对且闭合形成腔体。所述透波封堵件位于腔体内且透波封堵件填充满腔体内空间。
[0006]进一步地，所述凹槽的槽壁平行于管道轴向，坑底垂直于管道轴向。所述透波封堵件为面积和形状与凹槽吻合，厚度大于凹槽深度的片状结构。
[0007]优选地，所述第一波导中间的径向长度小于第二波导。所述第一波导的两端有向径向的膨大的法兰盘。所述法兰盘上开有垂直于第一波导径向的通孔。所述第二波导的端部开有与通孔相对的螺纹孔。第一波导一端通过螺钉穿过通孔与螺纹孔螺纹连接的方式固定连接第二波导。
[0008]优选地，所述第一波导和第二波导由黄铜微波波导构成。
[0009]优选地，所述透波封堵件材料为特殊处理的聚四氟乙烯。
[0010]进一步地，所述凹槽包含第一凹槽和第二凹槽。所述第一凹槽和第二凹槽同轴心。所述第一凹槽的开口面积大于第二凹槽。所述第一凹槽的深度小于第二凹槽。
[0011]进一步优选地，所述第一凹槽和第二凹槽为圆柱形槽。所述透波封堵件为中心带有圆柱形凸台的圆柱片结构。所述圆形凸台的表面积大小与第二凹槽吻合，圆柱片的表面积大小与第一凹槽吻合。
[0012]本申请还提供一种超低温冷箱，包含真空腔、冷源、超导芯片和微波源，还包含上述任意一项所述实施例的真空隔离波导。所述超导芯片和冷源位于真空腔内。所述冷源用于为真空腔提供低温。所述真空腔上有一个开口。所述超导芯片连接所述真空隔离波导一端。所述真空隔离波导另一端连接微波源。
[0013]进一步地，所述第二波导靠近第一波导一端的外壁上有向第二波导径向延伸一圈的凸起卡槽与真空腔外壁固定连接。所述第二波导的另一端从开伸入与超导芯片连接。
[0014]进一步优选地，所述凸起凹槽靠近真空腔一侧为与真空腔外壁平行的平面，平面上开有O圈卡槽。所述O圈卡槽容纳O型密封圈，用于在第二波导与超低温冷箱固定连接时密封。
[0015]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0016]本申请涉及的真空隔离波导，在解决微波功率传输的同时，保证了真空腔的真空度指标，通过试验测试，尤其在69GHz～70GHz具有良好的微波传输特性，最小微波损耗为0.5dB，用氦质子漏检仪测试漏率在3.8
×
10
‑
9Pam3/s，组合为超低温冷箱后，其真空腔内气压变化小于1
×
10
‑
4mbar/h，因此，本专利技术有效传输微波的同时，使量子超导芯片运行温度更稳定，量子电压状态更好激发和保持。
[0017]本专利技术是采用制冷机替代液氦制冷系统的关键部件，有利于制冷装置与量子发生系统深度整合，具有降低量子电压系统体积重量，提升量子系统便携性等优点。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本申请一种真空隔离波导实施例结构图；
[0020]图2为本申请一种真空隔离波导凹槽实施例结构图；
[0021]图3为本申请一种真空隔离波导实施例实物图；
[0022]图4为本申请一种超低温冷箱实施例结构图；
[0023]图5为本申请一种真空隔离波导与环形法兰固定实施例实物图；
[0024]图6为本申请O型密封圈实施例实物图。
具体实施方式
[0025]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0027]图1为本申请一种真空隔离波导实施例结构图。
[0028]一种真空隔离波导1，包含第一波导11、第二波导12、透波封堵件13。
[0029]所述第一波导和第二波导的轴向中心分别有截面面积相等的管道14。第一波导和第二波导的一端端面上均有与管道同轴心且开口面积大于管道截面面积的相同凹槽15。第一波导第二波导的端部固定连接时，两个凹台正对且闭合形成腔体。所述透波封堵件位于腔体内且透波封堵件填充满腔体内空间。
[0030]进一步地，所述凹槽的槽壁平行于管道轴向，坑底垂直于管道轴向。所述透波封堵件为面积和形状与凹槽吻合，厚度大于凹槽深度的片状结构。
[0031]优选地，所述第一波导中间的径向长度小于第二波导。所述第一波导的两端有向径向的膨大的法兰盘。所述法兰盘上开有垂直于第一波导径向的通孔111。所述第二波导的端部开有与通孔相对的螺纹孔121。第一波导一端通过螺钉16穿过通孔与螺纹孔螺纹连接的方式固定连接第二波导。
[0032]所述第一波导和第二波导可以选择黄铜、也可以选择不锈钢，还可以选择紫铜或铝材，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空隔离波导，其特征在于，包含第一波导、第二波导、透波封堵件；所述第一波导和第二波导的轴向中心分别有截面面积相等的管道；第一波导和第二波导的一端端面上均有与管道同轴心且开口面积大于管道截面面积的相同凹槽；第一波导第二波导的端部固定连接时，两个凹台正对且闭合形成腔体；所述透波封堵件位于腔体内且透波封堵件填充满腔体内空间。2.根据权利要求1所述真空隔离波导，其特征在于，所述凹槽的槽壁平行于管道轴向，坑底垂直于管道轴向；所述透波封堵件为面积和形状与凹槽吻合，厚度大于凹槽深度的片状结构。3.根据权利要求1所述真空隔离波导，其特征在于，所述第一波导中间的径向长度小于第二波导；所述第一波导的两端有向径向的膨大的法兰盘；所述法兰盘上开有垂直于第一波导径向的通孔；所述第二波导的端部开有与通孔相对的螺纹孔；第一波导一端通过螺钉穿过通孔与螺纹孔螺纹连接的方式固定连接第二波导。4.根据权利要求1所述真空隔离波导，其特征在于，所述第一波导和第二波导由黄铜微波波导构成。5.根据权利要求1所述真空隔离波导，其特征在于，所述透波封堵件材料为的聚四氟乙烯。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述真空隔离波导，其特征在于，所述凹槽包含第一凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦玉民，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：