亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：基于g-m制冷机的冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明属于低温工程中的制冷设备，具体涉及一种利用G-M制冷机通过氦气冷却样品的 装置。
背景技术：
G-M制冷循环是由吉福特(Gifford)和麦克马洪(Mcmahon)共同发明的，其原理是利 用绝热气体放气制冷。目前G-M型制冷机已广泛应用于低温泵和冷却各种小型超导磁体，见 陈登科、孙中章"GM205制冷机的性能及其在低温泵上的使用"，发表于《真空与低温》 杂志1991年03期；以及雷雯"GM制冷机在磁共振成像低温恒温器中的应用"，发表于《 低温工程》杂志1996年01期。在冷却低温泵泵头和小型超导磁体等应用中， 一般使用制冷机 冷头直接接触或者使用高导热率的材料作为热桥来实现冷却作用。
在脉冲强磁场科学实验中的实验样品冷却装置通常采用液氦冷却，但是由于液氦价格昂 贵，使得脉冲强磁场下科学实验费用极高；而GM制冷机的运行费用低，且能冷却到液氦温度 ，因此如果能将GM制冷机应用在脉冲强磁场下的科学实验，将极大的减少实验费用。在脉冲 强磁场的实验环境下，直接接触由于结构上不可行，而制作热桥的高导热率材料都有高导电 率，在脉冲强磁场的环境下会产生涡流，涡流会引起热桥发热，因此直接接触和热桥都不能 实现对样品的冷却。

发明内容
本发明提供一种基于G-M制冷机的冷却装置，解决现有实验样品冷却装置使用液氦所导 致的实验费用高的问题，使用GM制冷机通过氦气冷却样品。
本发明的一种基于G-M制冷机的冷却装置，包括G-M制冷机，其特征在于 所述G-M制冷机一级冷头和二级冷头外表面套有螺线管换热器，G-M制冷机二级冷头与氦 冷凝器接触，螺线管换热器端部连通氦冷凝器的一端，螺线管换热器和氦冷凝器之外套有固 定在G-M制冷机一级冷头上的防辐射屏，防辐射屏上安装有冷阱，冷阱的一端穿过防辐射屏 与螺线管换热器连通；防辐射屏和冷阱之外套有真空罩，真空罩通过法兰与G-M制冷机的密封法兰固定，真空 罩内固定有样品室，氦冷凝器另一端通过穿过防辐射屏的液氦管和样品室连通；冷阱的另一 端穿过真空罩和外部氦气源连通；样品室通过管道连通固定在真空罩外的样品放置阀。
所述的冷却装置，其特征在于
所述螺线管换热器由缠绕在G-M制冷机一级冷头和二级冷头外表面上的不锈钢管构成。
本发明利用G-M制冷机作为冷源，G-M制冷机一级冷头上连接有一防辐射屏，并且在防 辐射屏上安装有一冷阱，G-M制冷机的一级冷头和二级冷头之间有螺线管换热器，G-M制冷机 的二级冷头上装有氦冷凝器，氦冷凝器与样品室通过液氦管连接，样品放置在样品室底部， 一级冷头、防辐射屏和样品室均装于真空罩内，真空罩为其他装置提供真空绝热；氦气从入 口管道进入冷阱被预冷，然后被预冷的氦气进入缠绕在G-M制冷机上的螺线管换热器被再次 充分冷却，被冷却的氦气进入氦冷凝器冷凝成液氦，液氦通过液氦管流入到样品室内，在样 品室内液氦受热气化，吸收热量，实现冷却样品到液氦温度的目的。
本发明直接利用G-M制冷机作为冷源，通过冷凝的液氦在样品室发生气化相变从而实现 了冷却样品到液氦温度的效果，从而实现了在脉冲强磁场科学实验中不使用液氦也能达到冷 却样品到液氦温度的目的。


图l为本发明结构示意图。
图中标记G-M制冷机l、真空罩2、防辐射屏3、螺线管换热器4、氦冷凝器5、液氦管 6、样品室7、样品8、冷阱9、样品放置阀IO、氦气入口ll，法兰12，密封法兰13。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进一步说明。
本发明中G-M制冷机l的一级冷头和二级冷头外表面套有螺线管换热器4， G-M制冷机二 级冷头与氦冷凝器5接触，螺线管换热器4端部连通氦冷凝器5的一端，螺线管换热器4和氦冷 凝器5之外套有固定在G-M制冷机一级冷头上的防辐射屏3，防辐射屏3上安装有冷阱9，冷阱 9的一端穿过防辐射屏3与螺线管换热器4连通；防辐射屏3和冷阱9之外套有真空罩2，真空罩 2通过法兰12与G-M制冷机的密封法兰13固定，真空罩2内固定有样品室7，氦冷凝器5另一端 通过穿过防辐射屏3的液氦管6和样品室7连通；冷阱9的另一端穿过真空罩2和外部氦气源连通；样品室7通过管道连通固定在真空罩2外的样品放置阀10。
G-M制冷机采用1.5瓦、4K制冷机，冷阱和氦冷凝器均使用紫铜加工，防辐射屏采用紫铜 加工并双面镀镍，真空罩与样品室采用不锈钢加工、样品放置阀可使用直通球阀。
权利要求
1.一种基于G-M制冷机的冷却装置，包括G-M制冷机，其特征在于所述G-M制冷机一级冷头和二级冷头外表面套有螺线管换热器，G-M制冷机二级冷头与氦冷凝器接触，螺线管换热器端部连通氦冷凝器的一端，螺线管换热器和氦冷凝器之外套有固定在G-M制冷机一级冷头上的防辐射屏，防辐射屏上安装有冷阱，冷阱的一端穿过防辐射屏与螺线管换热器连通；防辐射屏和冷阱之外套有真空罩，真空罩通过法兰与G-M制冷机的密封法兰固定，真空罩内固定有样品室，氦冷凝器另一端通过穿过防辐射屏的液氦管和样品室连通；冷阱的另一端穿过真空罩和外部氦气源连通；样品室通过管道连通固定在真空罩外的样品放置阀。
2 如权利要求l所述的冷却装置，其特征在于 所述螺线管换热器由缠绕在G-M制冷机一级冷头和二级冷头外表面上的不锈钢管构成。
全文摘要
基于G-M制冷机的冷却装置，属于制冷设备，解决现有冷却装置使用液氦所导致的实验费用高的问题。本发明在G-M制冷机一级冷头和二级冷头外表面套有螺线管换热器，G-M制冷机二级冷头与氦冷凝器接触，螺线管换热器端部连通氦冷凝器的一端，螺线管换热器和氦冷凝器之外套有防辐射屏，防辐射屏上安装有冷阱，冷阱的一端穿过防辐射屏与螺线管换热器连通；防辐射屏和冷阱之外套有真空罩，真空罩内固定有样品室，氦冷凝器另一端通过液氦管和样品室连通；冷阱的另一端和外部氦气源连通；样品室通过管道连通固定在真空罩外的样品放置阀。本发明利用G-M制冷机作为冷源，通过冷凝的液氦在样品室发生气化相变，实现了冷却样品到液氦温度的效果。
文档编号G01N1/42GK101655428SQ20091030656
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者夏正才, 亮 李, 王绍良 申请人:华中科技大学