液氦温区脉管制冷的实验研讨.pdf

第 卷 第 期 低 温 物 理 学 报 ! ! # $%’! (%’# !! !! !! !! !! 年 月 +,-(./.0123(4516517 8.9:.34823.:,;/-+/ ! !))# ** (%’ !))# 液氦温区脉管制冷的实验研究 何永林 邱利民 甘智华 卢 杰 !! !! !! ! 浙江大学制冷与低温研究所 杭州 *))! ! ! 本文研制了一台可以用于低温超导磁体冷却的液氦温区分离型二级脉管制冷机 单独 ’ ! ! 测试第一级最低达到了*’=I!是单级脉管制冷机最低制冷温度新纪录在 @)I 温度下具 有 制冷量!可望在高温超导磁体冷却方面获得广泛应用 使用单压缩机单旋转阀驱 ##’?7 ’ 动二级脉管!二级最低温度达到了!’PI!在 @’!I 下有 #?)H7 制冷量!同时一级在 P’I 有 *#7 的制冷量!满足小型低温超导磁体冷却的要求’ 关键词#液氦!脉管制冷!超导磁体!冷却 # $% )!)9 *引 言 !! 近几十年来!超导磁体技术发展迅速!在超导核磁成像$核磁共振谱仪$高能物理加速 器$高能粒子探测器和核聚变装置等方面获得了广泛的应用 小型制冷机直接冷却的超导磁 ’ 体系统可以极大的简化超导磁体系统的复杂性!使系统紧凑并避免使用液氦带来的问题!这 类系统在有电力供应的地方即能使用’RF9 制冷机直接冷却超导磁体在过去十几年发展迅 速!但由于RF9 制冷机冷端存在机械运动部件!机械振动高!电磁噪声强!限制了超导磁体 的应用 与 制冷机相比!脉管制冷机没有低温下的运动部件!因而具有结构简单$成本 ’ RF9 低$可靠性高$机械振动和电磁噪声低等突出优点!更适合于冷却超导磁体 本文研制了一台 ’ 可用于低温超导磁体冷却的液氦温区分离型二级脉管制冷机!以代替RF9 制冷机’ % % * @ # P 二级脉管制冷机主要有两种布置方式!分别是传统耦合型 ! 和分离型 ! ’见图 (! * 其主要差异在于第二级气体的预冷方式 耦合型的第一级回热器冷端与第一级脉管和第二 ’ 级回热器相连!第一级回热器同时为第一$二级气体提供换热通道 而分离型中的第一级和 ’ 第二级回热器分离!第一级冷端与第二级