[发明专利]一种温度波动抑制装置

说明书

本发明公开了一种温度波动抑制装置，包括G‑M制冷机冷头、G‑M制冷机、数据采集与控温系统和真空机组，所述G‑M制冷机冷头包括一级冷头和二级冷头，其特征在于，所述G‑M制冷机冷头的底部环形等距排布有三个薄壁支撑，三个所述薄壁支撑的底端固定连接有同一个铅蓄冷单元，所述铅蓄冷单元包括黄铜和铅块，所述铅块的顶部与二级冷头的底部相接触，所述黄铜包裹在铅块的外壁上，本发明可以在不使用高压氦气罐的同时达到同等的温度抑制效果，并且本发明的结构比使用氦气罐的结构简单，不需使用外接的氦气瓶等物品，增加了整个系统的可操作性、可靠性和安全性，并防止可能造成的漏热。

技术领域

本发明涉及温度波动抑制技术领域，尤其涉及一种温度波动抑制装置。

背景技术

储利用制冷机直接冷却单光子探测器与其他冷却方式相比有许多优点，制冷机直接冷却方式结构简单，它结构简单、无需低温液体、便于移动和室外使用、运行和维护成本低等等，使其获得了广泛的使用。但是其显而易见的缺点即温度波动较大，限制了这种类型的温度抑制单元的进一步应用。

随着磁性蓄冷材料在低温蓄冷器中的使用，低温蓄冷器在极低温下的蓄冷效率获得提升，这使得G-M制冷机的最低温度可达2 K以下。近些年来，由于磁性填料的使用，使得G-M制冷机在制冷量、长期运行稳定性以及成本上，与其他小型低温制冷机相比具有较明显的优点，因而制冷机冷却的温度抑制单元中，有相当大的比例是使用G-M制冷机的。最低制冷温度为4 K的G-M制冷机，其二级冷头上温度波动的峰峰值大约为 0.3–0.6 K。在单光子探测器中普遍使用的冷源为液氦，以获得较高的温度稳定性，对G-M制冷机而言，其应用还须对其二级冷头进行温度波动进行调节后才能达到单光子探测器所需要的技G-M制冷机由于运行在低频率下，不可避免的会产生比较大的冷头温度波动，研究者们使用改进制冷机的结构、优化运行频率和压缩比等方法，可以直接获得比较好的温度稳定性。

对于20 K温区的G-M制冷机，大多数采用氦气罐和热阻片，但是氦气罐和热阻片存在一些缺点：1、氦气罐和热阻片进行温度波动抑制组装复杂，存在焊口，不稳定，2、需外部气源供气，连接氦气的管路会造成漏热，所以本发明提出一种温度波动抑制装置，用以解决上述所提到的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种温度波动抑制装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种温度波动抑制装置，包括G-M制冷机冷头、G-M制冷机、数据采集与控温系统和真空机组，所述G-M制冷机冷头的底部依次设置有一级冷头和二级冷头，其特征在于，所述G-M制冷机冷头的底部环形等距排布有三个薄壁支撑，三个所述薄壁支撑的底端固定连接有同一个铅蓄冷单元，所述铅蓄冷单元包括黄铜和铅块，所述铅块的顶部与二级冷头的底部相接触，所述黄铜包裹在铅块的外壁上，所述黄铜的底部固定连接有样品架，所述样品架的底部固定安装有第一辐射屏，所述样品架的底部固定安装有样品，所述样品上设置有多个安装槽，所述安装槽的内壁固定安装有温度计，三个所述薄壁支撑的外壁固定连接有同一个法兰，所述法兰的底部固定安装固定板，所述固定板的底部固定连接有第二辐射屏，所述铅蓄冷单元位于第二辐射屏内，所述G-M制冷机冷头的底部固定连接有第三辐射屏，所述真空机组的吸气口固定套设有管道，所述管道的一端延伸至第三辐射屏内，所述数据采集与控温系统与温度计相连接。

优选地，所述管道的外壁固定套设有真空阀，通过真空阀可以控制温度波动抑制系统内空气的抽取。

优选地，所述G-M制冷机冷头的底部固定连接有密封层，所述第三辐射屏的顶部延伸至密封层内，通过密封层可以增加第三辐射屏和G-M制冷机冷头密封性，防止漏气。

优选地，所述黄铜为内部空心两端开口圆柱型。

优选地，所述二级冷头和铅块之间设置有软连接，所述软连接为0.3mm-0.5 mm厚的无氧铜皮，无氧铜在低温下具有较高的热导率和较小的热容，通过黄铜可以提高冷量的传输效率。