[发明专利]低温冷却系统

权利要求书

1.一种低温冷却系统，包括：

机械制冷机，其具有第一冷却级和第二冷却级，所述第二冷却级构造成达到比所述第一冷却级更低的基准温度；

热管，其具有热耦合到所述第二冷却级的第一部分和热耦合到目标组件的第二部分，在使用时所述热管适于容纳可冷凝的气态冷却剂；

热开关组件，其包括一个或多个气隙热开关，所述热开关组件具有热耦合到所述第二冷却级的第一端和热耦合到所述目标组件的第二端；

其中，所述低温冷却系统适于在热管冷却模式下操作，在所述热管冷却模式中所述第二冷却级的温度低于所述第一冷却级的温度，并且其中，所述目标组件的温度使所述热管的第二部分内的冷却剂是气态的并且所述第二冷却级的温度使所述热管的所述第一部分中的所述冷却剂冷凝，由此通过冷凝的液体冷却剂从所述热管的第一部分到所述热管的第二部分的移动而使所述目标组件冷却；

其中，所述低温冷却系统还适于在气隙冷却模式下操作，在所述气隙冷却模式中所述第二冷却级的温度使所述冷却剂冻结；并且

其中，所述热开关组件适于在所述气隙冷却模式期间经由所述一个或多个气隙热开关从所述第二冷却级向所述目标组件提供冷却。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括目标制冷机，其中，所述目标组件包括所述目标制冷机的冷却元件，所述冷却元件构造成达到比所述第一冷却级和第二冷却级更低的基准温度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述目标制冷机包括稀释制冷机，所述稀释制冷机包括蒸馏室、冷却构件和混合室，其中所述冷却构件布置在所述蒸馏室和所述混合室之间，并且其中所述混合室形成所述冷却元件。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述热开关组件包括第一气隙热开关、第二气隙热开关和第三气隙热开关；

其中，所述第一气隙热开关与所述第二冷却级和所述蒸馏室热耦合，其中，所述第二气隙热开关与所述蒸馏室和所述冷却构件热耦合，其中，所述第三气隙热开关与所述冷却构件和所述混合室热耦合。

5.根据权利要求1或2所述的系统，还包括布置在所述第二冷却级和所述目标组件之间的冷却构件；

其中，所述热开关组件包括与所述第二冷却级和所述冷却构件热耦合的第一气隙热开关，以及与所述冷却构件和所述目标组件热耦合的第二气隙热开关。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括热辐射屏蔽件，所述热辐射屏蔽件在所述第二冷却级和所述热开关组件之间形成热连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个气隙热开关构造成在所述气隙冷却模式期间容纳导热气体。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，每个所述气隙热开关包括不锈钢壁，所述不锈钢壁构造成容纳所述导热气体，以使热传导遍及所述开关。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，每个所述气隙热开关包括沿共同主轴对准的两个细长导体，其中所述细长导体通过间隙彼此分开，所述间隙构造成在所述气隙冷却模式期间容纳所述导热气体。

10.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述热开关组件还构造成从所述一个或多个气隙热开关移除所述导热气体，以便使所述第二冷却级与所述目标组件热隔离。

11.根据权利要求7所述的系统，还包括目标制冷机，其中，所述目标组件包括所述目标制冷机的冷却元件，所述冷却元件构造成达到比所述第一冷却级和第二冷却级更低的基准温度，其中，所述低温冷却系统还适于在低温冷却模式下操作，在所述低温冷却模式中所述冷却剂被冻结，所述导热气体被从所述一个或多个气隙热开关移除，以及由所述冷却元件冷却所述目标组件，以达到比第一冷却级和第二冷却级更低的温度。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述目标组件包括目标装置。