本技術是一種超低震動無液氦稀釋制冷機，屬于超低溫測試裝置領域。

背景技術：

1、稀釋制冷機是利用氦3和氦4混合氣體液化后相分離的性質來實現(xiàn)極低溫；傳統(tǒng)稀釋制冷機都是通過液氦來液化氦3和氦4混合氣體，為了讓系統(tǒng)長時間穩(wěn)定工作，所需要的液氦量非常大，隨著氦資源緊缺，這種稀釋制冷機的運行和維護成本越來越高，不再適合日益發(fā)展的科研需求。

2、隨著技術進步，采用制冷機提供冷源的稀釋制冷機僅需要消耗電能即可提供mk級低溫，也能很大程度滿足科研要求，常用的是gifford-mcmahon(簡稱g-m)制冷機和pulse-tube(簡稱pt)制冷機，但是其工作原理決定了其運行中有um量級的震動，對于極端環(huán)境測試，如微弱信號測量、量子點測量、引力波探測、掃描隧道顯微鏡等領域而言，這種量級的振動是不能忍受的，如何減少或者避免震動對上述實驗領域的影響很關鍵。

3、此前為了降低冷頭的震動，現(xiàn)有技術中如：cn202210484998.1所公開的一種稀釋制冷系統(tǒng)中，小型低溫制冷機懸吊設置，且小型低溫制冷機與減震換熱腔體內壁無接觸，同時波紋管也有隔絕振動的作用，從而可最大限度降低由小型低溫制冷機傳導至冷箱的振動，避免因振動引起的熱量輸入導致的系統(tǒng)最低溫度的升高，能夠使系統(tǒng)達到遠低于1微米振動的優(yōu)異性能。該種減震設計只能在一定程度上減緩震動，由于未考慮冷頭自身重量及大氣壓力對震動的影響，這就導致其減震效果相對較差，且由于支架的存在占用空間大。

4、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型的目的是提供一款超低震動無液氦稀釋制冷機，通過三重減震結構設計，將制冷機冷頭運行時的震動降低至納米水平，解決了以制冷機為冷源的稀釋制冷機震動大的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型目的是提供一種超低震動無液氦稀釋制冷機。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

3、一種超低震動無液氦稀釋制冷機，包括減震機構、制冷機和稀釋制冷機主腔，所述減震機構、所述制冷機和所述稀釋制冷機主腔三者從上至下依次設置，其中：

4、所述制冷機由制冷機冷頭和驅動馬達組成；

5、所述制冷機冷頭內嵌于所述減震機構中；

6、所述減震機構由一級減震組件、二級減震組件和三級減震組件組成，所述減震機構通過主板法蘭安裝在所述稀釋制冷機主腔頂部。

7、進一步地，所述一級減震組件包括一級移動板、一級波紋管和一級固定板，所述一級固定板固定在所述主板法蘭上，所述主板法蘭固定在所述稀釋制冷機主腔頂部，所述一級固定板的頂部設有所述一級波紋管，所述一級波紋管的頂部設有所述一級移動板，所述制冷機冷頭設置在所述一級移動板上。

8、進一步地，所述一級移動板、所述一級波紋管和所述一級固定板三者形成閉合腔體一，所述閉合腔體一和所述稀釋制冷機主腔連通，所述主板法蘭上設有抽氣口一。

9、進一步地，所述二級減震組件包括二級固定板、二級波紋管、二級移動板和抽氣口二，所述二級固定板的底部設有所述二級波紋管，所述二級波紋管的底部設有所述二級移動板。

10、進一步地，所述二級固定板、所述二級波紋管和所述二級移動板三者形閉合腔體二，所述抽氣口二設置在所述二級固定板上。

11、進一步地，所述二級固定板通過固定桿一與所述主板法蘭連接，所述固定桿一貫穿所述二級移動板，所述一級移動板和所述二級移動板之間通過聯(lián)動桿一連接。

12、進一步地，所述固定桿一外表面對稱固定有兩個卡塊，上下兩個所述卡塊分別位于所述二級移動板的上下兩側。

13、進一步地，所述三級減震組件包括三級固定板、三級波紋管、三級移動板和抽氣口三，所述三級固定板的底部設有所述三級波紋管，所述三級波紋管的底部設有三級移動板。

14、進一步地，所述三級固定板、所述三級波紋管和所述三級移動板三者形成閉合腔體三，所述三級固定板的頂部設有抽氣口三。

15、進一步地，所述三級固定板和所述二級固定板之間通過固定桿二連接固定，所述三級移動板和所述二級移動板之間通過聯(lián)動桿二連接。

16、本實用新型的有益效果：

17、本實用新型通過引入三重減震組件設計，將大氣壓力及制冷機冷頭自身重力對稀釋制冷機主腔的影響最大限度減弱，使整個系統(tǒng)震動水平從微米量級降低至20nm，該系統(tǒng)結構緊湊，震動極低，系統(tǒng)工作時不需持續(xù)消耗液氦即可維持mk量級低溫環(huán)境。

18、另外，本實用新型通過將一級波紋管，二級波紋管及三級波紋管設計為焊接波紋管，從而使得波紋管具有密封性好，變形量大，壽命長的特點，并且能夠避免長時間使用發(fā)生老化，氣密性變差，甚至污染稀釋制冷機腔體的問題。

19、此外，本實用新型中的三重減震組件的設計可以基本消除大氣壓力及制冷機冷頭工作時產生的震動對稀釋制冷機主腔的影響。而上下兩個卡塊則可用來限制二級移動板的運動范圍，使得制冷機冷頭與二級減震組件一起上下往復運動時，上下兩個卡塊可以限制制冷機機頭的活動范圍，并且，在運輸過程中可通過上下兩個卡塊固定支撐冷頭并保護三組減震組件。

20、另外，本實用新型中的固定桿一則可將二級固定板安裝在主板法蘭上，起到支撐二級減震組件的作用；聯(lián)動桿一則可將二級減震組件與一級減震組件連接在一起；并將二級移動板和一級移動板連接在一起，進而在制冷機冷頭工作時，二級波紋管及二級移動板隨著聯(lián)動桿一與一級減震組件的一級移動板一起上下往復運動；固定桿二則可對三級減震組件起到支撐作用；聯(lián)動桿二則可以將三級減震組件與二級減震組件連接在一起，促使三級波紋管及三級移動板隨著聯(lián)動桿二與二級減震組件的二級移動板一起上下往復運動。

21、此外，對于本實用新型中的減震組件來說，二級減震組件可用于抵消大部分制冷機冷頭自重及抽真空后大氣壓對一級減震組件的作用力；而三級減震組件則可作為二級減震組件的輔助，進一步完全抵消制冷機冷頭自重及抽真空后大氣壓對一級減震組件的作用力。

技術特征：

1.一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，包括減震機構(1)、制冷機(2)和稀釋制冷機主腔(3)，所述減震機構(1)、所述制冷機(2)和所述稀釋制冷機主腔(3)三者從上至下依次設置，其中：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述一級減震組件(6)包括一級移動板(601)、一級波紋管(602)和一級固定板(603)，所述一級固定板(603)固定在所述主板法蘭(4)上，所述主板法蘭(4)固定在所述稀釋制冷機主腔(3)頂部，所述一級固定板(603)的頂部設有所述一級波紋管(602)，所述一級波紋管(602)的頂部設有所述一級移動板(601)，所述制冷機冷頭(201)設置在所述一級移動板(601)上。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述一級移動板(601)、所述一級波紋管(602)和所述一級固定板(603)三者形成閉合腔體一，所述閉合腔體一和所述稀釋制冷機主腔(3)連通，所述主板法蘭(4)上設有抽氣口一(5)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述二級減震組件(7)包括二級固定板(701)、二級波紋管(702)、二級移動板(703)和抽氣口二(704)，所述二級固定板(701)的底部設有所述二級波紋管(702)，所述二級波紋管(702)的底部設有所述二級移動板(703)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述二級固定板(701)、所述二級波紋管(702)和所述二級移動板(703)三者形閉合腔體二，所述抽氣口二(704)設置在所述二級固定板(701)上。

6.根據(jù)權利要求4所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述二級固定板(701)通過固定桿一(9)與所述主板法蘭(4)連接，所述固定桿一(9)貫穿所述二級移動板(703)，所述一級移動板(601)和所述二級移動板(703)之間通過聯(lián)動桿一(10)連接。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述固定桿一(9)外表面對稱固定有兩個卡塊(13)，上下兩個所述卡塊(13)分別位于所述二級移動板(703)的上下兩側。

8.根據(jù)權利要求4所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述三級減震組件(8)包括三級固定板(801)、三級波紋管(802)、三級移動板(803)和抽氣口三(804)，所述三級固定板(801)的底部設有所述三級波紋管(802)，所述三級波紋管(802)的底部設有三級移動板(803)。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述三級固定板(801)、所述三級波紋管(802)和所述三級移動板(803)三者形成閉合腔體三，所述三級固定板(801)的頂部設有抽氣口三(804)。

10.根據(jù)權利要求8所述的一種超低震動無液氦稀釋制冷機，其特征在于，所述三級固定板(801)和所述二級固定板(701)之間通過固定桿二(11)連接固定，所述三級移動板(803)和所述二級移動板(703)之間通過聯(lián)動桿二(12)連接。

技術總結
本技術提供一種超低震動無液氦稀釋制冷機，包括減震機構、制冷機和稀釋制冷機主腔，所述減震機構、所述制冷機和所述稀釋制冷機主腔三者從上至下依次設置，其中：所述制冷機由制冷機冷頭和驅動馬達組成；所述制冷機冷頭內嵌于所述減震機構中；所述減震機構由一級減震組件、二級減震組件和三級減震組件組成，所述減震機構通過主板法蘭安裝在所述稀釋制冷機主腔頂部。本技術具有如下的有益效果，本技術通過引入三重減震組件設計，將大氣壓力及制冷機冷頭自身重力對稀釋制冷機主腔的影響最大限度減弱，使整個系統(tǒng)震動水平從微米量級降低至20nm，該系統(tǒng)結構緊湊，震動極低，系統(tǒng)工作時不需持續(xù)消耗液氦即可維持mK量級低溫環(huán)境。

技術研發(fā)人員：董巍,任書超,馮長沙,劉云,萬斌,王凡,牛智川,黃社松
受保護的技術使用者：北京飛斯科科技有限公司
技術研發(fā)日：20240222
技術公布日：2024/12/26