[实用新型]一种以制冷机为冷源的复合温度波动抑制结构

说明书

本实用新型涉及一种以制冷机为冷源的复合温度波动抑制结构，其包括：制冷机，其提供冷源；制冷机冷端法兰，其连接到所述制冷机；样品法兰，其与样品进行连接；在所述制冷机冷段法兰与所述样品法兰之间设置有复合温度波动抑制结构。本实用新型结合了热容法和热阻法两者各自的优点，采用薄片状的热容材料降低温度波动而基本不引起温度升高，采用细长且具有高导热的热阻材料降低温度波动而基本不引起温度升高；热容材料均采用高导热系数的低温胶或直接焊接的形式与其他部件相连接，杜绝了螺纹连接导致的接触热阻不可控的缺点。

技术领域

本发明涉及一种温度波动抑制结构，特别是涉及一种以制冷机为冷源的复合温度波动抑制结构。

背景技术

GM制冷机或GM脉冲管制冷机为目前唯一商用的4K温区制冷机，其在低温物理、医学等领域都有重要的应用，尤其在以制冷机为冷源的低温系统中，GM制冷机或GM脉冲管制冷机由于无需低温液体、操作便捷、运行时间长等优点而得到越来越多的应用。

由于GM制冷机或GM脉冲管制冷机需要周期性的压力波驱动才可以产生制冷效应，其内部工质的温度将会随着压力的变化呈现周期性波动，加之低温下铜等材料的比热容很小，使得GM制冷机或GM脉冲管制冷机冷端换热器外部的温度存在较大幅度的波动(约200mK-500mK)，所以低温样品通常无法直接安装在制冷机冷端进行测试。为使制冷机冷端温度得到有效衰减，目前通常的做法分为两种，一种是热容法，即在制冷机冷端和样品之间增加液氦腔、铅块等低温高比热材料；另一种做法是热阻法，即在制冷机冷端和样品之间增加低导热材料。其中热容法将会增大制冷机冷端的负重和复杂度，并且温度波动抑制效果有限；而热阻法将会使得样品与制冷机存在较大的温差，使样品的最低温度升高。

针对目前制冷机冷端温度波动抑制方法的不足，需要提出一种简单有效的方法以实现样品温度波动的高效抑制。

发明内容

本发明的目的是解决传统以制冷机为冷源的样品结构及其温度波动抑制方法中存在的体积大、质量重、结构复杂、总热阻难以控制以及最低温度升高等问题。

本发明提供了一种以制冷机为冷源的复合温度波动抑制结构，其包括：制冷机，其提供冷源；制冷机冷端法兰，其连接到所述制冷机；样品法兰，其与样品进行连接；在所述制冷机冷段法兰与所述样品法兰之间设置有复合温度波动抑制结构。

其中，所述复合温度波动抑制结构包括第一热容材料、热阻材料和第二热容材料。

其中，述第一热容材料为HoCu₂、Er₃Ni、Er_0.5Pr_0.5、或ErNi等磁性材料。

其中，所述第一热容材料为为铅等其他低温下具有较高比热容的材料。

其中，所述第二热容材料为HoCu₂、Er₃Ni、Er_0.5Pr_0.5、或ErNi等磁性材料。

其中，所述第二热容材料为为铅等其他低温下具有较高比热容的材料。

其中，所述第一热容材料与第二热容材料的材料相同。

其中，所述第一热容材料与第二热容材料的材料不相同。

其中，所述热阻材料为高纯无氧铜、高纯铝、蓝宝石或石墨烯等低温下具有高导热系数的材料。

其中，所述制冷机为低振动的脉冲管制冷机，为样品提供2.2K-300K的工作温度。

本发明提出了一种复合温度波动抑制结构，使得采用简单的结构即可实现小温差下的温度波动高效抑制。

附图说明

图1为本发明的复合温度波动抑制结构示意图。