[发明专利]一种10nm级免液氦极低温减振系统

说明书

本发明涉及一种10nm级免液氦极低温减振系统，该系统包括隔振地基Ⅰ、隔振地基Ⅱ、外部循环管路系统、内循环管路系统、制冷机和真空腔体。隔振地基Ⅰ与隔振地基Ⅱ之间设有间隙；隔振地基Ⅰ上设有支撑架，该支撑架上固定有真空腔体顶法兰；真空腔体顶法兰与真空腔体相连，该真空腔体内设有一级冷屏；一级冷屏内设有二级冷屏，该二级冷屏内设有连接在一起的回热换热器、氦池、负载测试平台；隔振地基Ⅱ上设有制冷机支撑架，该制冷机支撑架上固定有制冷机安装法兰；制冷机安装法兰分别与真空腔体顶法兰、制冷机相连，该制冷机与一级冷屏、二级冷屏相连；外部循环管路系统与内循环管路系统、制冷机相连。本发明可有效降低内外环境振动、满足测试需求。

技术领域

本发明涉及10纳米级振动极低温物性测量领域，尤其涉及一种10nm级免液氦极低温减振系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，对材料物性的探测或测试需求越来越强烈，尤其是在小于4.2K以下的极低温环境中的材料物性测量需求越来越多。

现阶段实现低温4.2K以下的低温制冷技术主要有两种，一种是液氦为工质进行减压抽空的系统，该低温系统运行过程中虽然不会带来自身的低温振动，但是运行维护较为复杂，且对氦资源的浪费较为严重；另外一种是以GM制冷机或脉管制冷机为冷源的免液氦低温系统，该系统在运行过程中不会对液氦进行消耗，且后期操作使用较为便利，越来越来受到广大研究者的关注，但是该系统采用了GM制冷机或脉管制冷机作为冷源，在运行过程中存在制冷机自身振动的影响，对于低温系统振动要求高的系统，如原子力高真空材料摩擦测量、激光打靶测试等很难适应。

目前4.2K以下的极低温系统的减振主要是以在制冷机为冷源的冷头处进行处理，以增加柔性导冷带的方法来达到减振目的，但该种方法没有从整套低温系统上进行分析，只能将系统样品处的振动减少到微米量级，不能满足纳米级低温振动测试需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效降低内外环境振动、满足测试需求的10nm级免液氦极低温减振系统。

为解决上述问题，本发明所述的一种10nm级免液氦极低温减振系统，其特征在于：该系统包括隔振地基Ⅰ、隔振地基Ⅱ、外部循环管路系统、内循环管路系统、制冷机和真空腔体；所述隔振地基Ⅰ与所述隔振地基Ⅱ之间设有间隙；所述隔振地基Ⅰ上设有支撑架，该支撑架上固定有真空腔体顶法兰；所述真空腔体顶法兰与所述真空腔体相连，该真空腔体内设有一级冷屏；所述一级冷屏内设有二级冷屏，该二级冷屏内设有连接在一起的回热换热器、氦池、负载测试平台；所述隔振地基Ⅱ上设有制冷机支撑架，该制冷机支撑架上固定有制冷机安装法兰；所述制冷机安装法兰分别与所述真空腔体顶法兰、所述制冷机相连，该制冷机分别与所述一级冷屏、所述二级冷屏相连；所述内循环管路系统由回气管Ⅰ、进气管Ⅰ和进气管Ⅱ组成；所述外部循环管路系统由回气软管、回气管Ⅱ、抽空泵、氦气缓冲罐和进气软管组成；所述外部循环管路系统分别与所述内循环管路系统、所述制冷机相连。

所述隔振地基Ⅰ与所述隔振地基Ⅱ高度相同，且二者之间设有8~12mm的间隙。

所述制冷机的一级冷头通过制冷机一级冷头软连接与一级冷屏顶法兰连接，该一级冷屏顶法兰与所述一级冷屏相连，并设有一级冷屏吸附冷阱；所述一级冷屏吸附冷阱与所述进气软管相连。

所述制冷机的二级冷头穿过一级冷屏顶法兰通过制冷机二级冷头软连接与二级冷屏顶法兰连接，该二级冷屏顶法兰与所述二级冷屏相连。

所述制冷机的二级冷头上设有所述进气管Ⅰ，该进气管Ⅰ的一端穿过所述一级冷屏顶法兰与一级冷屏吸附冷阱相连，另一端穿过二级冷屏顶法兰与所述进气管Ⅱ相连。

所述制冷机安装法兰通过制冷机减振软连接与所述真空腔体顶法兰相连。

所述回热换热器上设有所述进气管Ⅱ，该进气管Ⅱ的一端穿过二级冷屏顶法兰并与所述进气管Ⅰ相连，另一端与所述氦池相连；所述氦池通过负载测试平台软连接与所述负载测试平台相连。