[发明专利]一种免液氦低温系统的1.5K超低温实现系统及方法

说明书

本发明涉及一种免液氦低温系统的1.5K超低温实现系统，该系统包括制冷机、低温恒温器筒体、制冷流量控制器、缓冲罐和循环泵。低温恒温器筒体内设一级冷屏组件；一级冷屏组件上设吸附冷阱；一级冷屏组件内设带回热换热器和氦池的二级冷屏组件；吸附冷阱进口Ⅰ与制冷流量控制器出口Ⅰ连接，制冷流量控制器进口Ⅱ连有缓冲罐、管线Ⅲ；缓冲罐与补气管线和循环气管线相接；回热换热器的热流体侧进口Ⅲ与吸附冷阱出口Ⅱ相连，热流体侧出口Ⅲ与氦池进口Ⅳ相连；氦池出口Ⅳ与冷流体侧进口Ⅴ相连，冷流体侧出口Ⅴ与管线Ⅲ、循环泵相连；循环气管线连排气管线。本发明还公开了该系统的实现方法。本发明具有抽空时间短、气体置换彻底、降温过程不易堵的特点。

技术领域

本发明涉及超低温技术实现领域，尤其涉及一种免液氦低温系统的1.5K超低温实现系统及方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，极端环境下的材料物性的探测或测试需求越来越强烈，尤其是1.5K温区的极低温环境。

目前无液氦的低温制冷机制冷技术的发展日趋成熟，但成熟商用的低温制冷机一般只能实现3K左右的极限低温，而对于1.5K左右温区的低温实现，现阶段较为常用的技术是以GM制冷机或脉管制冷机为冷源进行预冷，然后通过节流+抽空的形式实现极低温环境。该常用的节流+抽空的技术是指系统通过节流的方式将制冷机预冷后4.2K降温到超流氦温区，然后再通过减压抽空的形式实现1.5K或更低温度。也就是说，该节流+抽空的方式仅是一个技术路径，其低温实践需要不同的操作方法来实现。但目前针对该技术的操作方法的详细介绍，各公司或研究者均未详细发表，只是在产品操作的过程中总结了一些诸如抽空时间长、置换不彻底、降温过程易堵等缺点，然后进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抽空时间短、气体置换彻底、降温过程不易堵的免液氦低温系统的1.5K超低温实现系统。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种免液氦低温系统的1.5K超低温实现方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种免液氦低温系统的1.5K超低温实现系统，其特征在于：该系统包括通过低温恒温器顶法兰连接在一起的制冷机和低温恒温器筒体以及制冷流量控制器、缓冲罐和循环泵；所述低温恒温器筒体内设有一级冷屏组件，该一级冷屏组件与所述制冷机的一级冷头相连；所述一级冷屏组件上设有吸附冷阱，该一级冷屏组件内设有二级冷屏组件；所述吸附冷阱的进口Ⅰ通过管线Ⅰ与制冷流量控制器的出口Ⅰ连接，该制冷流量控制器的进口Ⅱ通过管线Ⅱ分别连有所述缓冲罐、管线Ⅲ；所述缓冲罐的一侧连有管线Ⅳ，该管线Ⅳ分别与外部氦气源的补气管线和循环气管线相接；所述二级冷屏组件内设有连接在一起的回热换热器和氦池，该二级冷屏组件与所述制冷机的二级冷头相连；所述回热换热器的热流体侧的进口Ⅲ通过软管与所述吸附冷阱的出口Ⅱ相连，热流体侧的出口Ⅲ通过管线Ⅴ经节流阀与所述氦池的进口Ⅳ相连；所述氦池的出口Ⅳ通过管线Ⅵ与所述回热换热器的冷流体侧的进口Ⅴ相连，该回热换热器的冷流体侧的出口Ⅴ连有管线Ⅶ；所述管线Ⅶ分别与所述管线Ⅲ、所述循环泵相连，该循环泵分别与所述循环气管线、旁路管线相连；所述旁路管线与所述管线Ⅲ相接；所述循环气管线连有排气管线。

所述一级冷屏组件由一级冷屏筒体和一级冷屏顶法兰连接而成，该一级冷屏顶法兰与所述制冷机的一级冷头相连；所述一级冷屏顶法兰上设有所述吸附冷阱。

所述二级冷屏组件由二级冷屏顶法兰和置于所述一级冷屏筒体内的二级冷屏筒体连接而成，该二级冷屏顶法兰与所述制冷机的二级冷头相连。

所述管线Ⅱ上设有气动阀Ⅰ，该管线Ⅱ与所述旁路管线之间的所述管线Ⅲ上设有气动阀Ⅱ。

所述补气管线上设有补气阀。

所述循环气管线上设有循环气动阀。

所述管线Ⅶ上设有手动阀。

所述旁路管线上设有旁通阀。

所述排气管线上设有排气阀。