一種真空低溫恒溫器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種真空低溫恒溫器，包括：維持真空的真空腔；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部的用于盛裝第一致冷劑的第一腔(4)，其連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第一導(dǎo)管(2)，第一腔(4)下方為冷卻區(qū)域；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部并圍繞第一腔(4)設(shè)置的用于盛裝第二致冷劑的第二腔(5)，第二致冷劑在標(biāo)準大氣壓下的沸點高于第一致冷劑，第二腔(5)連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第二導(dǎo)管(3)，第二腔(5)能夠給第一腔(4)提供外部降溫。其中，第二腔(5)與第一腔(4)由真空隔開。本發(fā)明具有對沸點低的致冷劑的消耗低，震動小的特點。
【專利說明】一種真空低溫恒溫器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫技術(shù)加工領(lǐng)域，特別涉及一種真空低溫恒溫器。
【背景技術(shù)】
[0002]在科學(xué)研究(如表面物理、超導(dǎo)物理)和醫(yī)學(xué)檢驗(如磁共振成像MRI)中，真空環(huán)境和低溫環(huán)境都是必不可少的。維持低溫環(huán)境需要使用低溫恒溫器。低溫恒溫器通常使用液氮和/或液氦作為冷卻介質(zhì)，而工作方式主要有兩種，即連續(xù)流動低溫恒溫器和杜瓦式低溫恒溫器。杜瓦是指容器壁中具有真空夾層的容器。連續(xù)流動低溫恒溫器一般通過液氦連續(xù)流過需要降溫的部件，達到降溫的效果。在這種方式下，儲存冷卻介質(zhì)的部位和需要降溫的部位可以分開，這樣需降溫的部位可做到很小，便于安排。但一般而言，連續(xù)流動低溫恒溫器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，消耗液氦也較快。杜瓦式低溫恒溫器則是直接將液氮和液氦儲存在需降溫部位的上方，它消耗液氦較少，結(jié)構(gòu)也比較簡單，缺點是杜瓦體積較大，會對整個實驗系統(tǒng)的設(shè)計帶來更多的限制。國內(nèi)很多低溫恒溫器都是采購自英國Oxford Instruments公司和美國JANIS公司。
[0003]低溫恒溫器的目的就是讓降溫目標(biāo)(如科學(xué)實驗樣品、醫(yī)學(xué)設(shè)備的超導(dǎo)線圈等)在合適的低溫下維持盡量長的時間，同時冷卻介質(zhì)如液氦和液氮的消耗要盡可能的小。液氦消耗的過程就是液氦全部以氦氣的形式脫離系統(tǒng)的過程，即液氦的蒸發(fā)過程。要達到減少液氦消耗的目的就要盡量減少降溫目標(biāo)和外界環(huán)境的熱量交換。熱交換有三種途徑熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。低溫恒溫器需要工作在真空環(huán)境內(nèi)，所以基本隔絕了空氣的熱對流，需要加以考慮的只有熱傳導(dǎo)和熱輻射。一般的講降低熱傳導(dǎo)是通過選用低導(dǎo)熱率的材料和降低傳熱面積來實現(xiàn)的。另外，熱源的熱輻射分別和它的熱力學(xué)溫度四次方、材料發(fā)射率以及表面積成正比。
[0004]相比液氮，液氦的價格昂貴。很多現(xiàn)有技術(shù)中的低溫恒溫器的設(shè)計都是以盡量減少液氦消耗為目的。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如中國發(fā)明專利CN101487652B公開的超靜液氦恒溫器，其屬于一種杜瓦式低溫恒溫器，采用液氦內(nèi)膽作為冷卻工作部，并通過圍繞在內(nèi)膽周圍的液氦冷屏來給液氦內(nèi)膽的外部降溫，從而減少液氦的消耗。但是這種液氦冷屏在工作過程中仍然會消耗大量的液氦。另一些現(xiàn)有技術(shù)，例如中國發(fā)明專利申請?zhí)朇N102436898A公開的一種低溫超導(dǎo)磁體的冷卻方法及其系統(tǒng)，其采用密封在真空腔內(nèi)的液氦儲存腔作為冷卻工作部，并在液氦儲存腔外部設(shè)有液氮儲存腔以提供外部降溫。這種裝置的缺點在于液氦儲存腔緊密包裹在液氮儲存腔上，二者只相隔一層腔壁，即在該裝置中，液氦儲存腔的外壁同時也是液氮儲存腔的內(nèi)壁。這樣一來，溫度較高的液氮(77K)與溫度較低的液氦(4.2K)之間將極易進行熱傳導(dǎo)，從而形成較大規(guī)模的熱交換，從而增大了液氦的消耗，不利于節(jié)省液氦資源。
[0005]另外，液氦和液氮在冷卻時會發(fā)生沸騰，從而產(chǎn)生震動，并且系統(tǒng)自身也可能會產(chǎn)生震動。這些震動不利于實驗的開展，可能會影響某些實驗數(shù)據(jù)的準確性，因此人們希望使真空低溫恒溫器工作時的震動盡量減少。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種真空低溫恒溫器，該真空低溫恒溫器的沸點低的致冷劑消耗更少。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是提供一種真空低溫恒溫器，包括:維持真空的真空腔；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部的用于盛裝第一致冷劑的第一腔，第一腔連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第一導(dǎo)管，第一腔下方為冷卻區(qū)域；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部并圍繞第一腔設(shè)置的用于盛裝第二致冷劑的第二腔，第二致冷劑在標(biāo)準大氣壓下的沸點高于第一致冷齊U，第二腔連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第二導(dǎo)管，第二腔能夠給第一腔提供外部降溫，其中，第二腔與第一腔由真空隔開。
[0008]由于第二腔與第一腔由真空隔開后，使得第二腔與第一腔之間的熱交換特別是熱傳導(dǎo)大為減少，有利于減少第二致冷劑例如液氮以及第一致冷劑例如液氦的消耗。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，真空低溫恒溫器在第一腔與第二腔之間懸設(shè)有熱輻射屏蔽罩。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，真空低溫恒溫器在第二腔與真空腔的腔壁之間懸設(shè)有熱輻射屏蔽罩。通過熱輻射屏蔽罩能夠有效降低外界對第二腔和/或第二腔對第一腔的熱輻射。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，真空低溫恒溫器包含三根周向均勻布置的第一導(dǎo)管以及三根周向均勻布置的第二導(dǎo)管。周向的均勻布置能夠為本發(fā)明的真空低溫恒溫器提供更好的力學(xué)性能。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，該第一致冷劑為液氦，該第二致冷劑為液氮。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，在第二腔直接靠近第一腔的內(nèi)側(cè)腔壁上貼合無氧銅板以形成圍繞第一腔的同溫層。同溫層的設(shè)置有利減少第二腔對第一腔的熱輻射，從而降低第一致冷劑的消耗。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，真空低溫恒溫器中接觸真空的材料均經(jīng)過電解拋光處理。這有利于減小材料的表面積，從而降低熱輻射。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，第一腔與真空腔通過減震機構(gòu)相聯(lián)結(jié)。特別地，減震機構(gòu)包括:固定連接第一腔的頂法蘭；固定連接第二腔的中間法蘭，該中間法蘭通過波紋管柔性密封連接頂法蘭并通過外套管固定密封連接真空腔；自頂法蘭和中間法蘭周緣的對應(yīng)位置向外徑向延伸的若干翼板；適于緩沖震動的氣墊腿，該氣墊腿夾設(shè)于兩塊位置對應(yīng)的翼板之間。這有利于降低第一致冷劑和/或第二致冷劑沸騰時的震動、以及外界傳入系統(tǒng)的震動對第一腔的影響，使系統(tǒng)工作時更加穩(wěn)定。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個方案，第一腔在靠近由第一致冷劑蒸發(fā)出的氣體的出口處填充有適于吸熱的多孔材料。這有利于增大第一致冷劑氣體例如氦氣的吸熱面積，增加第一致冷劑氣體例如氦氣帶走的熱量從而進一步降低第一致冷劑的消耗。
[0016]總之，通過采用以上方案，本發(fā)明的真空低溫恒溫器能夠在提供較好的恒溫效果的同時大大降低第一致冷劑例如液氦的消耗速率，并且還能夠有效緩解震動對第一致冷劑的冷卻結(jié)構(gòu)的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，同樣的標(biāo)記表示相同或類似的構(gòu)件，其中:
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的真空低溫恒溫器的剖視圖；
[0019]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的真空低溫恒溫器的部分結(jié)構(gòu)立體圖；
[0020]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的真空低溫恒溫器的部分結(jié)構(gòu)大致沿圖1中A-A線的位置截取的立體剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明總體上提供一種真空低溫恒溫器，包括:維持真空的真空腔；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部的用于盛裝第一致冷劑的第一腔4，第一腔4連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第一導(dǎo)管2，第一腔4下方為冷卻區(qū)域；懸設(shè)在真空腔內(nèi)部并圍繞第一腔4設(shè)置的用于盛裝第二致冷劑的第二腔5，第二致冷劑在標(biāo)準大氣壓下的沸點高于第一致冷劑，第二腔5連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第二導(dǎo)管3，第二腔5能夠給第一腔4提供外部降溫。其中，第二腔5與第一腔4由真空隔開。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的真空低溫恒溫器的剖視圖。如圖所示，在本實施例中，真空腔由頂法蘭12、波紋管上法蘭16a、波紋管17、波紋管下法蘭16b、中間法蘭10、外套管上法蘭15a、外套管1、外套管下法蘭15b和該真空低溫恒溫器所安裝的真空系統(tǒng)腔體(未示出)包圍而成，它們通過依次相互密封連接來維持內(nèi)部的真空環(huán)境，其中外套管下法蘭15b適于和真空系統(tǒng)腔體上的法蘭(未示出)進行密封連接。可以理解的是，本發(fā)明的真空腔可以是任意合適形式的適于維持內(nèi)部真空的腔。
[0023]如圖所示，在本實施例中，第二腔5呈管狀，或呈底面為環(huán)形的柱體，例如由304不銹鋼制成。第二腔5通過一端固定在真空腔上的第二導(dǎo)管3 (見圖2)懸設(shè)在真空腔內(nèi)，并且與包括外套管I在內(nèi)的真空腔的腔壁形成間隔。在本實施例中，第二導(dǎo)管3包括三根周向均勻布置的金屬管，例如是由304不銹鋼制成的圓管。在圖1中，第二導(dǎo)管3有兩根因為剖切的原因所以未示出，剩下一根隱藏在示出的第一導(dǎo)管2之后所以不可見。第二導(dǎo)管3例如通過焊接在中間法蘭10中從而固定在真空腔上。
[0024]這種設(shè)置使得第二腔5基本處于真空環(huán)境中，第二腔內(nèi)的第二致冷劑例如液氮與約300K的外界空氣由真空隔開，從而不會與外界室溫產(chǎn)生由空氣或其它流體進行的熱對流，并且不會產(chǎn)生除經(jīng)由第二導(dǎo)管3以外的熱傳導(dǎo)。由于真空下常用的低溫材料有無氧銅和304不銹鋼，而304不銹鋼的導(dǎo)熱率比無氧銅小二十多倍，所以第二致冷劑經(jīng)由第二腔5和導(dǎo)管的熱傳導(dǎo)而與外界發(fā)生的熱交換也較少。這有利于給第二腔5保溫，從而降低第二致冷劑的消耗。另外，本實施例的和外界環(huán)境有連接的部件都可以采用304不銹鋼材料以降低熱傳導(dǎo)。可以理解的是，本發(fā)明的與外界環(huán)境連接的部件還可以采用其它任意合適的導(dǎo)熱率較低的材料制成。
[0025]在本實施例中，第一腔4呈管狀，例如由304不銹鋼制成，其底蓋25例如由鍍金的無氧銅制成。本發(fā)明的第一腔4主要用于冷卻真空系統(tǒng)中的物體(未示出)，該物體通常設(shè)置在第一腔4的正下方，因此第一腔4下方即為冷卻區(qū)域。將需要降溫的系統(tǒng)緊貼無氧銅底蓋，利用無氧銅的高導(dǎo)熱率能夠?qū)⒔禍啬繕?biāo)迅速冷卻至第一致冷劑溫度，例如液氦的溫度，即約4.2K。鍍金的作用在于降低熱輻射，以及防止取出低溫恒溫器時無氧銅在空氣中被氧化。與之不同的是，由于第二腔5不用于冷卻，其下方并非冷卻區(qū)域，因此第二腔5的底蓋26可以例如采用304不銹鋼制成，以降低熱傳導(dǎo)。第一腔4通過第一導(dǎo)管2懸掛在真空腔內(nèi)，并且與包括外套管I在內(nèi)的真空腔的腔壁形成間隔。在本實施例中，第一導(dǎo)管2包括三根周向均勻布置的金屬管，例如是由304不銹鋼制成的圓管。第一導(dǎo)管2有兩根因為剖切的原因所以未示出。第一導(dǎo)管2例如通過焊接在頂法蘭12中從而固定在真空腔上。
[0026]這種設(shè)置的作用與第二腔5的設(shè)置類似，能夠第一致冷劑與約300K的外界室溫的熱交換。此外，第一腔4基本位于第二腔5的內(nèi)側(cè)，即插入至大致呈圓管體的第二腔5的管內(nèi)。這種設(shè)置使得第二腔5對第一腔4形成一層第二致冷劑的屏障，通過第二致冷劑的預(yù)冷作用來降低外界室溫與第一腔4之間的熱交換,從而減少第一致冷劑消耗。另外,第一腔4與第二腔5形成間隔，使得第一腔4與第二腔5由真空隔開，這有利于減少第二腔5與的第一腔4之間的熱交換，從而進一步減少第一致冷劑的蒸發(fā)消耗。如圖所示，在本實施例中，第一腔4的內(nèi)部從上到下穿設(shè)有若干根通道管18、19，包括一根中心細通道管19和三根粗通道管18，其中一根粗通道管18因為剖切的原因所以未示出。這四根通道管18、19與真空腔內(nèi)的真空環(huán)境連通，可以用來作為電路的通道、吊裝下面系統(tǒng)的機械裝置的通道等。
[0027]在本實施例中，真空腔的腔壁與第二腔5之間設(shè)有熱輻射屏蔽罩7、第二腔5與第一腔4之間設(shè)有熱輻射屏蔽罩6。此外，在熱輻射屏蔽罩6與熱輻射屏蔽罩7之間的第二腔5頂部位置處設(shè)有熱輻射屏蔽板8，在熱輻射屏蔽罩7上方的中間法蘭10內(nèi)側(cè)、波紋管下法蘭16b下側(cè)設(shè)有熱輻射屏蔽板9。如圖所示，熱輻射屏蔽罩6、7均大致呈上端封閉的管狀，即呈倒扣的杯狀，并從上到下完全籠罩在第一腔4和第二腔5外側(cè)；熱輻射屏蔽板8、9均大致呈圓板狀，熱輻射屏蔽板用于遮絕上部向下的熱輻射。熱輻射屏蔽罩6、7和熱輻射屏蔽板8、9均例如由鍍金的無氧銅制成。熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)置是為了對兩側(cè)溫度不同的物體之間的熱輻射起到一定的阻隔作用。根據(jù)熱輻射的公式可以計算出:如果在兩個不同溫度的輻射源之間加裝完全的熱輻射屏蔽罩，可以把兩個熱源之間由于熱輻射帶來的熱交換降低到原來的一半。多層熱輻射屏蔽罩和屏蔽板的設(shè)置有利于顯著降低熱輻射帶來的冷卻介質(zhì)損耗。另外，已知熱源的熱輻射分別和它的熱力學(xué)溫度四次方、材料發(fā)射率以及表面積成正比。因此，熱輻射屏蔽罩6、7和熱輻射屏蔽板8、9通過在表面鍍金能夠利用金的低發(fā)射率來降低熱輻射，同時讓真空內(nèi)的所有材料，包括熱輻射屏蔽罩6、7、熱輻射屏蔽板8、
9、第二腔5外壁和第一腔4外壁等均經(jīng)過電解拋光處理以大幅減少表面積，從而降低熱輻射。熱輻射屏蔽結(jié)構(gòu)的基底材料采用無氧銅例如是為了利用導(dǎo)熱率較高的無氧銅來使屏蔽結(jié)構(gòu)中的熱量能夠迅速地均勻分布至整個屏蔽結(jié)構(gòu)上，從而減少熱輻射屏蔽罩6、7或屏蔽板8、9中不同位置之間的溫差，從而降低由自身溫差引起的熱輻射。
[0028]為了減少第二致冷劑的消耗，本發(fā)明采用304不銹鋼這種導(dǎo)熱率較低的材料制成第二腔5，但是人們又希望第二腔直接靠近第一腔的內(nèi)側(cè)腔壁的溫度盡量低，最好整體維持在例如第二致冷劑溫度，以減少向第一腔的輻射；除此之外，由于不銹鋼的導(dǎo)熱率很小，第二腔的腔壁上部會隨著第二致冷劑的消耗而形成氣腔，從而使第二腔5的溫度有所上升，造成溫度分布不均，這是人們希望避免的?；谝陨夏康?，在本實施例中可以采用無氧銅板卷成圓筒，貼合在第二腔5靠近第一腔4的內(nèi)側(cè)腔壁上，使其位于第二腔5的內(nèi)部。利用無氧銅的高導(dǎo)熱率，使第二腔5的內(nèi)側(cè)腔壁形成一個同溫層21，從而減少第二腔5向內(nèi)的熱輻射。[0029]圖2示出了為根據(jù)本發(fā)明一實施例的真空低溫恒溫器的部分結(jié)構(gòu)立體圖。在該圖中，外套管I及其上下法蘭15a、15b、熱輻射屏蔽罩7均被卸去，以便更清楚地示出它們內(nèi)部的第一導(dǎo)管2和第二導(dǎo)管3的分布與結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖1可以看出，熱輻射屏蔽罩7是通過分別設(shè)置在三根第一導(dǎo)管2和三根第二導(dǎo)管3上的六個連接件27而懸設(shè)于真空腔的腔壁與第二腔5之間的；三根第一導(dǎo)管2從第一腔4的頂部延伸至頂法蘭12的上方，其與頂法蘭12例如通過焊接來密封固定，末端的管口 11形成流體的出口和/或入口 ；三根第二導(dǎo)管3從第二腔5的頂部延伸至中間法蘭10的上方，其與中間法蘭10例如通過焊接來密封固定，末端的管口 20形成流體的出口和/或入口。在本實施例中，第一腔4與第二腔5與外界的一切物質(zhì)交換都是通過這三根第一導(dǎo)管2和三根第二導(dǎo)管3來進行的。由于在使用過程中始終有第一致冷劑會不斷蒸發(fā)成第一致冷劑氣體例如氦氣流出，通過理論計算可知，在這個過程中第一致冷劑吸收的絕大部分熱量是在第一致冷劑氣化成第一致冷劑氣體例如氦氣后的升溫過程中吸收的，因此在本實施例中，管口 11內(nèi)可以填充能夠快速傳導(dǎo)熱量的多孔材料，以增大第一致冷劑氣體例如氦氣的吸熱面積，從而增加其帶走的熱量，進一步降低第一致冷劑消耗。
[0030]在使用時，首先將真空腔抽真空；然后分別通過第二導(dǎo)管3和第一導(dǎo)管2先向第二腔5及第一腔4中充滿第二致冷劑；待系統(tǒng)整體冷卻到第二致冷劑溫度時，用較冷的第一致冷劑氣體例如氦氣將第二致冷劑從第一腔4中趕出，例如可以通過第一導(dǎo)管2的管口 11中的管口 Ila注入第一致冷劑氣體例如氦氣，使第二致冷劑例如液氮從余下的管口 Ilb和管口 Ilc中流出，或者采用其它管口 11組合方式來實現(xiàn)注入和第二致冷劑的趕出；將第一腔4中充滿第一致冷劑后，就能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫，從而例如可以開始做低溫實驗了。在實驗過程中隨時可以向第二腔5和第一腔4里分別通過第二導(dǎo)管3和第一導(dǎo)管2充第二致冷劑和第一致冷劑，以增加低溫實驗的維持時間。
[0031]如圖所示，第一腔4是通過減震機構(gòu)與真空腔聯(lián)結(jié)的，目的是減少第二致冷劑和/或第一致冷劑沸騰時的震動以及外界傳入系統(tǒng)的震動對第一腔4的影響，從而增大系統(tǒng)的穩(wěn)定性。減震機構(gòu)例如包括:頂法蘭12，下方的第一腔4 (不可見)通過第一導(dǎo)管3與頂法蘭12固定連接；中間法蘭10，位于頂法蘭12下方的該中間法蘭10通過波紋管17及其上下法蘭16a、16b柔性密封連接頂法蘭12，中間法蘭10直徑比頂法蘭12的直徑大，從而能夠使該中間法蘭固定連接自第二腔5延伸出的第二導(dǎo)管3，并將該第二導(dǎo)管3設(shè)置在頂法蘭12的外側(cè)，中間法蘭10還通過外套管I及其上下法蘭15a、15b固定密封連接真空系統(tǒng)的腔體以形成真空環(huán)境；六塊翼板13a、13b，其中三塊翼板13a自頂法蘭12周緣上周向間隔120°即均勻分布的位置橫向向外延伸，三塊翼板13b自中間法蘭10的周緣上與翼板13a對應(yīng)的位置橫向向外延伸，并且翼板13a長于翼板13b ;三個氣墊腿14,該氣墊腿14夾設(shè)于位置對應(yīng)的翼板13a和翼板13b之間，其由能夠充滿空氣的柔性材料制成，主要起到減震的作用。除此之外，其它形式的減震機構(gòu)也是可能的。
[0032]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的真空低溫恒溫器的部分結(jié)構(gòu)大致沿圖1中A-A線的位置截取的立體剖視圖。在該圖中，外套管1、熱輻射屏蔽罩6、7和熱輻射屏蔽板8均被卸去，以便示出第一腔4和第二腔5的結(jié)構(gòu)和相對位置關(guān)系。結(jié)合圖1可以看出，本實施例的熱輻射屏蔽罩6通過分別設(shè)置在三根第一導(dǎo)管2上的連接件24而懸設(shè)于第一腔4與第二腔5之間，熱輻射屏蔽板8通過分別設(shè)置在三根第一導(dǎo)管2上的連接件22而固定在第二腔5頂側(cè)。如圖所示，在本實施例中，三根第二導(dǎo)管3a、3b、3c周向均勻設(shè)置在第二腔5的頂側(cè)，三根第一導(dǎo)管2a、2b、2c周向均勻設(shè)置在第一腔4的頂側(cè)?？梢岳斫獾氖?，這種設(shè)置不是唯一的，例如還可以分別對稱設(shè)置兩根第二導(dǎo)管和兩根第一導(dǎo)管。
[0033]雖然上文對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細的描述，但是這些描述僅是為了說明，不得被解釋為限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神下對以上描述做出的任何改進和替換都是可能的，并且這些改進和替換都落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書確定。
【權(quán)利要求】
1.一種真空低溫恒溫器，包括:維持真空的真空腔；懸設(shè)在該真空腔內(nèi)部的用于盛裝第一致冷劑的第一腔(4)，該第一腔(4)連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第一導(dǎo)管(2)，該第一腔(4)下方為冷卻區(qū)域；懸設(shè)在該真空腔內(nèi)部并圍繞該第一腔(4)設(shè)置的用于盛裝第二致冷劑的第二腔(5)，該第二致冷劑在標(biāo)準大氣壓下的沸點高于該第一致冷劑，該第二腔(5)連接有至少兩根用于引入和/或排出流體的第二導(dǎo)管(3)，該第二腔(5)能夠給該第一腔(4)提供外部降溫，其特征是，該第二腔(5)與該第一腔(4)由真空隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該真空低溫恒溫器在該第一腔(4)與該第二腔(5)之間懸設(shè)有熱輻射屏蔽罩(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該真空低溫恒溫器在該第二腔(5)與該真空腔的腔壁之間懸設(shè)有熱輻射屏蔽罩(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該第一致冷劑為液氦，該第二致冷劑為液氮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該真空低溫恒溫器包含三根周向均勻布置的該第一導(dǎo)管(I)以及三根周向均勻布置的該第二導(dǎo)管(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，在該第二腔(5)直接靠近該第一腔(4)的內(nèi)側(cè)腔壁上貼合無氧銅板以形成圍繞該第一腔(4)的同溫層(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該真空低溫恒溫器中接觸真空的材料均經(jīng)過電解拋光處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該第一腔(4)與該真空腔通過減震機構(gòu)相聯(lián)結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該減震機構(gòu)包括:固定連接該第一腔⑷的頂法蘭(12);固定連接該第二腔(5)的中間法蘭(10)，該中間法蘭(10)通過波紋管(17)柔性密封連接該頂法蘭(12)并通過外套管(I)固定密封連接真空腔；自該頂法蘭(12)和該中間法蘭(10)周緣的對應(yīng)位置向外徑向延伸的若干翼板(13);適于緩沖震動的氣墊腿(14)，該氣墊腿(14)夾設(shè)于兩塊位置對應(yīng)的該翼板(13)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空低溫恒溫器，其特征是，該第一腔(4)在靠近由第一致冷劑蒸發(fā)出的氣體的出口(11)處填充有適于吸熱的多孔材料。
【文檔編號】F25D3/10GK103697647SQ201210367868
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】郭曉東, 顏世超, 謝楠, 郭陽, 單欣巖, 陸興華 申請人:中國科學(xué)院物理研究所