[发明专利]热容热阻双效耦合的深低温高精度控温装置

权利要求书

1.一种热容热阻双效耦合的深低温高精度控温装置，装置包括制冷机(1)、氦罐(2)、热阻片(3)、防辐射屏组(4)、真空罩(5)、温度计(7)、加热器(11)、管路(13～16)、控温仪(18)以及常温氦储罐(19)和真空泵(20)；其特征在于：

所述制冷机(1)为包括一级冷头和二级冷头构成的二级制冷机；

所述氦罐(2)与外界的常温氦储罐(19)通过所述管路(13～16)连接，并对氦罐(2)抽除或者充入氦气；

所述的防辐射屏组(4)为包括从外到内依次设置的一级冷屏(8)、二级冷屏(9)和绝热屏(10)的三层屏组结构；

装置还包括由表面镀金处理的无氧铜构成的恒温块(6)，在所述恒温块(6)上设置温度计(7)；

热阻片(3)被夹持安装于恒温块(6)和高热容氦罐(2)之间；

所述制冷机(1)的二级冷头、氦罐(2)、热阻片(3)、恒温块(6)依次串连；位于最内侧的绝热屏(10)与恒温块(6)连接并包覆恒温块(6)，位于中间的二级冷屏(9)与氦罐(2)连接，位于最外侧的一级冷屏(8)与制冷机(1)的一级冷头连接；

在真空罩(5)通过其筒体上设置的三个穿舱接口(17)与外部的真空泵(20)、控温仪(18)、常温氦储罐(19)和真空泵(20)连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述制冷机(1)的一级冷头与防辐射屏组(4)的一级冷屏(8)连接，制冷机(1)的二级冷头与氦罐(2)连接，且二级冷头的极限温度不高于4K，二级冷头下端的室温法兰与真空罩(5)的法兰通过橡胶O型圈和螺栓预紧实现密封连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述氦罐(2)为由表面镀镍处理的无氧铜构成的密封罐体，所述密封罐体通过不锈钢毛细管与常温氦储罐(19)连通，密封罐体的顶部与防辐射屏组(4)的二级冷屏(9)连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述氦罐(2)的内部设有增强换热的金属翅片，且所述密封罐体与所述金属翅片材质相同。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：热阻片(3)为低温热机械性能优良且导热系数低的圆形薄片结构，在所述热阻片(3)上并开有螺栓安装所需的通孔。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：真空罩(5)为三段式铝合金密封筒体，每段筒体之间通过橡胶O型圈和螺栓预紧实现相互间的密封连接，真空罩(5)上的三个穿舱接口(13)包括氦管路穿舱接口、真空抽口及引线穿舱接口；真空罩(5)与制冷机(1)也通过橡胶O型圈和螺栓预紧实现法兰密封连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：恒温块(6)上设置有用于安装温度计(7)的多规格通孔，通孔底部留有导气孔；恒温块(6)的上部为目标控温位置，恒温块(6)的下部与防辐射屏组(4)的绝热屏(10)连接；在恒温块(6)控温位置表面上以加热膜粘贴形式和加热丝缠绕形式布置加热器(11)。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：管路(13～16)为由一级盘管(16)、二级盘管(15)和三级盘管(14)构成的三段预冷盘管，一级盘管(16)处于一级冷头与真空罩(5)之间并用于构造温差，二级盘管(15)通过铜质热桥与一级冷头搭接并对管路内气体进行初次预冷，三级盘管(14)通过铜质热桥与一级冷头和二级冷头之间的回热器热连接从而对管路内气体进行第二次预冷。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：控温仪(18)的输入端连接恒温块(6)孔内安装的温度计(7)，并且温度计(7)的引线通过热锚(12)消除沿导线导热造成的温差，控温仪(18)的输出端连接至加热器(11)，控温仪(18)通过PID调控将温度控制在设定温度范围内。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：真空泵(20)为高真空分子泵机组，真空泵(20)的极限真空度<10^-4Pa。