1.一種用于固態(tài)磁熱或電熱制冷器的制冷片,所述制冷片具有縱向軸線和橫向軸線,所述制冷片包括殼體,所述殼體包含:
沿所述縱向軸線被分為第一安裝部分和第二安裝部分的內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu);
其中每個(gè)所述安裝部分包括由相應(yīng)的所述安裝部分限定的導(dǎo)熱金屬骨架;并且
其中所述殼體內(nèi)的所述金屬骨架的元件之間的區(qū)域包括磁熱或電熱材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷片,其中,所述金屬骨架包括一組沿所述縱向軸線間隔開的橫向金屬散熱片;并且特別是其中所述散熱片之間的區(qū)域大體上填充有磁熱或電熱材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制冷片,其中,所述金屬骨架包括在每個(gè)所述安裝部分內(nèi)沿縱向方向延伸的多個(gè)金屬桿或線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制冷片,其中,每個(gè)所述安裝部分限定了金屬外骨骼,并且其中所述金屬骨架還包括在所述磁熱材料內(nèi)的金屬細(xì)絲或樹枝晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷片,其中,所述金屬細(xì)絲或樹枝晶包含銀。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,在所述金屬骨架的元件之間的所述安裝部分的所述區(qū)域大體上填充有所述磁熱或電熱材料,并且特別是其中所述磁熱或電熱材料直接結(jié)合到所述金屬骨架上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述磁熱或電熱材料在所述第一安裝部分和第二安裝部分中的每一個(gè)上生長(zhǎng)為晶體,所述生長(zhǎng)的軸線大體上垂直于所述縱向軸線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述制冷器是絕熱退磁制冷器,并且其中所述磁熱或電熱材料是磁熱材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述磁熱或電熱材料是電熱材料;特別是其中所述金屬骨架包括沿所述縱向軸線間隔開的一組橫向金屬散熱片;并且其中成對(duì)的相鄰散熱片彼此電隔離以形成多層電容的幾何結(jié)構(gòu),其中所述電熱材料在所述多層電容的板之間的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,每個(gè)所述安裝部分包括一對(duì)制冷片端部擋塊,一個(gè)朝向所述安裝部分的任一端,所述金屬骨架在一對(duì)端部擋塊之間縱向延伸,所述制冷片包括密封機(jī)構(gòu),所述密封機(jī)構(gòu)包括可縱向移動(dòng)的密封零件及迫使所述密封零件朝向所述端部擋塊的機(jī)構(gòu),其中所述端部擋塊和所述密封零件限定了鄰近所述殼體的所述壁體的內(nèi)表面的凹槽,所述凹槽包括密封劑以使得當(dāng)所述密封零件被迫朝向所述端部擋塊時(shí),所述密封劑被向外推動(dòng)以形成抵靠所述殼體的所述壁體的所述內(nèi)表面的密封。
11.一種用于固態(tài)磁熱或電熱制冷器的制冷片,所述制冷片具有縱向軸線和橫向軸線,所述制冷片包括:
縱向殼體和一對(duì)制冷片端部擋塊,一個(gè)朝向殼體的任一端;
其中,所述端部擋塊承載在它們之間縱向延伸的導(dǎo)熱金屬骨架;
其中,所述端部擋塊抵靠所述殼體的壁體密封;并且
其中,所述殼體內(nèi)的所述金屬骨架的元件之間的區(qū)域包括磁熱或電熱材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制冷片,其中,所述端部擋塊包括密封機(jī)構(gòu),所述密封機(jī)構(gòu)包括可縱向移動(dòng)的密封零件及迫使所述密封零件朝向所述端部擋塊的機(jī)構(gòu),其中所述端部擋塊和所述密封零件限定了與所述殼體的所述壁體的內(nèi)表面鄰近的環(huán)形區(qū)域,所述環(huán)形區(qū)域包括密封劑,以使得當(dāng)所述密封零件被迫朝向所述端部擋塊時(shí),所述密封件被向外推動(dòng)以形成抵靠所述殼體的所述壁體的所述內(nèi)表面的密封。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的制冷片,其中,所述金屬骨架包括在所述端部擋塊之間縱向延伸的一組桿或線或網(wǎng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的制冷片,所述金屬骨架還包括在所述磁熱材料內(nèi)的金屬細(xì)絲或樹枝晶。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷片,其中,所述金屬細(xì)絲或樹枝晶包含銀。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述金屬骨架的元件之間的所述區(qū)域大體上填充有所述磁熱或電熱材料,并且特別是其中所述磁熱或電熱材料直接結(jié)合到所述金屬骨架上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述磁熱或電熱材料在所述金屬骨架上生長(zhǎng)為晶體,其中所述生長(zhǎng)的軸線大體上垂直于所述縱向軸線。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述制冷器是絕熱退磁制冷器,并且其中所述磁熱或電熱材料是磁熱材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項(xiàng)所述的制冷片,其中,所述磁熱或電熱材料是電熱材料;并且特別是其中所述金屬骨架包括沿所述縱向軸線間隔開的一組橫向金屬散熱片;并且其中成對(duì)的相鄰散熱片彼此電隔離以形成多層電容的幾何結(jié)構(gòu)。
20.一種絕熱固態(tài)制冷器,包括如前述任一權(quán)利要求所述的制冷片。
21.一種制造制冷片的方法,特別是根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的制冷片,所述制冷片用于絕熱固態(tài)磁熱或電熱制冷器,所述方法包括:
提供沿所述制冷片的縱向軸線被分為兩個(gè)零件的安裝結(jié)構(gòu),所述安裝結(jié)構(gòu)具有金屬骨架;
在每個(gè)所述安裝部分的金屬骨架上生長(zhǎng)磁熱或電熱材料的晶體結(jié)構(gòu);并且
組裝所述安裝部分以制造所述制冷片。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法,其中,所述生長(zhǎng)是在每個(gè)所述安裝部分的所述縱向軸線大體水平的情況下進(jìn)行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法,其中,所述生長(zhǎng)包括在所述金屬骨架周圍生長(zhǎng)所述磁熱或電熱材料的晶體結(jié)構(gòu)。
24.一種制造如權(quán)利要求11至19中任一項(xiàng)所述的制冷片的方法,所述制冷片用于絕熱固態(tài)磁熱或電熱制冷器,所述方法包括在所述金屬骨架周圍生長(zhǎng)磁熱或電熱材料的晶體結(jié)構(gòu);特別是其中所述生長(zhǎng)是在所述殼體零件的所述縱向軸線大體水平的情況下進(jìn)行的。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的方法,其中,所述金屬骨架包括在所述晶體結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)期間在所述晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)生長(zhǎng)的金屬細(xì)絲或樹枝晶。
26.一種制冷系統(tǒng),包括:
第一制冷階段;
第二制冷階段,其包括固態(tài)制冷器,所述固態(tài)制冷器包括特別是根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的制冷片;以及
機(jī)械熱開關(guān),其使得所述第一制冷階段和第二制冷階段熱耦合并且被布置成選擇性地解耦和耦合所述熱耦合;
其中所述機(jī)械熱開關(guān)包括分別到所述第一制冷階段和第二制冷階段的第一金屬觸點(diǎn)和第二金屬觸點(diǎn),及可在第一耦合位置和第二解耦位置之間縱向移動(dòng)的致動(dòng)器,在所述第一耦合位置,所述熱開關(guān)提供所述觸點(diǎn)之間的熱路徑,在所述第二解耦位置,所述熱路徑被斷開;
其中所述機(jī)械熱開關(guān)還包括一組的一個(gè)或多個(gè)臂,所述一個(gè)或多個(gè)臂可徑向移動(dòng)以熱耦合和解耦所述金屬觸點(diǎn),并且其中所述致動(dòng)器的所述縱向移動(dòng)提供凸輪作用以徑向移動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)臂從而操作所述熱開關(guān)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的制冷系統(tǒng),包括冠狀開關(guān)部分,所述冠狀開關(guān)部分具有支架,所述一組臂沿周向設(shè)置在所述支架上;其中所述致動(dòng)器沿所述開關(guān)部分的對(duì)稱軸線移動(dòng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的制冷系統(tǒng),其中所述第二制冷階段包括樣品區(qū)域,其中所述第一制冷階段和第二制冷階段沿縱向軸線設(shè)置在所述樣品區(qū)域的任一側(cè),并且其中所述熱開關(guān)縱向地位于所述樣品區(qū)域和所述第一制冷階段之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求26、27或28所述的制冷系統(tǒng),還包括第三制冷階段,其包括固態(tài)制冷器和耦合在所述第二制冷階段和第三制冷階段之間的第二機(jī)械熱開關(guān)。
30.根據(jù)從屬于權(quán)利要求28的權(quán)利要求29所述的制冷系統(tǒng),其中所述第三制冷階段位于所述縱向軸線上,并在沿遠(yuǎn)離所述樣品區(qū)域的方向上超出所述第二制冷階段。
31.一種用于在第一熱源/散熱器和第二熱源/散熱器之間切換熱耦合的機(jī)械熱開關(guān),其中所述機(jī)械熱開關(guān)包括到所述第一熱源/散熱器和第二熱源/散熱器的第一金屬觸點(diǎn)和第二金屬觸點(diǎn),以及在第一耦合位置和第二解耦位置之間可縱向移動(dòng)的致動(dòng)器,在所述第一耦合位置,所述熱開關(guān)提供所述觸點(diǎn)之間的熱路徑,在所述第二解耦位置,所述熱路徑被斷開;其中所述機(jī)械熱開關(guān)還包括一組的一個(gè)或多個(gè)臂,所述一個(gè)或多個(gè)臂可徑向移動(dòng)以熱耦合和解耦所述金屬觸點(diǎn),并且其中所述致動(dòng)器的所述縱向移動(dòng)提供凸輪作用以徑向移動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)臂從而操作所述熱開關(guān)。
32.一種超導(dǎo)熱開關(guān),包括通過超導(dǎo)箔片連接的第一金屬熱觸點(diǎn)和第二金屬熱觸點(diǎn)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的超導(dǎo)熱開關(guān),其中,所述超導(dǎo)箔片由雜質(zhì)水平小于10ppm的鉛或錫制成。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的超導(dǎo)熱開關(guān),其中,所述第一金屬熱觸點(diǎn)和第二金屬熱觸點(diǎn)和所述超導(dǎo)箔片被安裝在玻璃纖維、碳纖維或塑料殼體內(nèi)。
35.一種絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),包括:
兩個(gè)固態(tài)制冷階段,每個(gè)所述固態(tài)制冷階段被熱耦合到相同的樣品室,每個(gè)固態(tài)制冷階段包括絕熱固態(tài)制冷器,所述絕熱固態(tài)制冷器包括制冷片,特別是根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制冷片,每個(gè)所述固態(tài)制冷階段具有相應(yīng)的可控磁場(chǎng)/電場(chǎng)發(fā)生器;以及
控制系統(tǒng),所述控制系統(tǒng)改變施加到每個(gè)所述制冷片的所述磁場(chǎng)/電場(chǎng),以控制所述樣品室的冷卻。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),其中,所述固態(tài)制冷階段被串聯(lián)地?zé)狁詈?,并且所述順序控制被配置為依次利用第一固態(tài)制冷階段和第二固態(tài)制冷階段冷卻所述樣品室。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于連續(xù)樣品冷卻的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),其中,所述固態(tài)制冷階段通過相應(yīng)的熱開關(guān)被并聯(lián)熱耦合到所述樣品室,所述系統(tǒng)還包括第一制冷階段,并且其中每個(gè)所述固態(tài)制冷階段經(jīng)由相應(yīng)的熱開關(guān)熱耦合到所述第一制冷階段,并且其中所述控制系統(tǒng)被配置為控制所述熱開關(guān)和所述磁場(chǎng)/電場(chǎng),以使得所述固態(tài)制冷階段冷卻所述樣品室的同時(shí)另一個(gè)固態(tài)制冷階段由所述第一制冷階段冷卻,反之亦然。
38.一種絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),包括兩個(gè)單獨(dú)的或相連的階段,
第一低溫裝置冷卻階段,和
第二樣品冷卻階段;以及
低溫裝置,其包括絕熱固態(tài)制冷器,所述絕熱固態(tài)制冷器包括制冷片,特別是根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的制冷片,以及用于改變施加到所述制冷片的電場(chǎng)或磁場(chǎng)的系統(tǒng);
其中,所述第一低溫裝置冷卻階段包括用于冷卻所述低溫裝置的第一制冷階段;
其中,所述第二樣品冷卻階段包括與用于冷卻樣品的樣品平臺(tái)熱耦合的所述低溫裝置;
其中,當(dāng)所述低溫裝置用于冷卻所述樣品時(shí),所述電場(chǎng)或磁場(chǎng)可從所述制冷片上移除;并且
其中,所述低溫裝置通過邊界熱耦合到所述樣品平臺(tái),以使得熱從所述樣品平臺(tái)徑向向外流動(dòng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),其中,所述樣品被夾持在限定所述邊界的真空管內(nèi)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),還包括用于所述第一冷卻階段和第二冷卻階段的殼體,所述殼體限定了用于容納所述真空管以及所述第一冷卻階段和第二冷卻階段的第二真空空間。
41.根據(jù)權(quán)利要求38、39或40所述的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),其中所述低溫裝置從所述樣品平臺(tái)縱向移位并通過導(dǎo)熱路徑耦合到所述樣品平臺(tái)。
42.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一項(xiàng)所述的絕熱固態(tài)制冷系統(tǒng),還包括在所述低溫裝置和所述第一低溫裝置冷卻階段之間的至少一個(gè)熱開關(guān)。