原创 10nm超低震动4K变温系统 液氦极低温

一、概述：

系统组成：

该系统由氦制冷机、氦压缩机、水冷机、真空泵组、温度传感器、控温仪、真空腔体、KF25真空抽口、以及制冷机支架、样品台、样品卡等附件共同构成。

产品特点：

1.制冷量：**制冷7W@45K，二级制冷1.0W@4K，所需电为380V，50Hz。

2.工作压力：<2×10-4Pa；正常生产时，会经过氦气质谱检漏仪捡漏，真空度可以达到10-4Pa，（可选10-6Pa）依据泵的极限真空而定。

3.温度监控：样品台处设置一处温度测量点，监控并显示样品处的温度。测温精度±0.01K。

4.样品降温和升温时间：制冷至4K的时间小于2.2h（腔室加大后会延长制冷时间），制冷关机后在真空下恢复到常温的时间小于3h，该装置采用无液氦闭循环制冷机制冷，制冷量为4K@1.0W，无负载是降温到70K所需时间为60min，当安装上负载后，考虑到负载以及相关支撑装置的冷却，制冷时间会相应的加长，但是依据经验，该降温时间大约在1.2h，满足实验要求。

5.集成控制系统：控制真空系统、制冷机的运行及**反馈功能。可设置和显示工作目标参数和系统工作状态，具备反馈**控制功能。

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技术指标：

震动量：＜10nm

变温范围：4.5K-325K （零下269.15℃-零上51℃）

测温精度：0.01℃

真 空 度：10-4pa 

光学窗口：2只（可定制）

窗口材料：熔融石英

输出电极：8根

二、操作流程

1：将按照所需要做的实验进行安装相应的卡具。安装完成后按照图纸将系统组件完毕。

2：使用分子泵组将分子泵组的分子泵抽气端口和真空腔体的KF25的真空抽气口用焊接波纹管连接在一起，打开波纹管上的高真空挡板阀，开启分子泵组，将系统内的真空度降至低于2X10-4Pa，关闭挡板阀移除波纹管（若实验时不碍事可以不进行拆除）；

3：连接控温仪，开启压缩机，对系统内的进行降温，降温至4K以下。在控温仪上显示附近的温度，以及冷头处的温度。

4：测试完成后，关闭压缩机，等待系统自动升温。

热仿真分析

在降温至4K时，制冷机的功率为1.2W，此时对整个所处环境进行热仿真分析，具体分析结果如下图。

根据热仿真结果可知，在4.2K时，温度均匀一致。

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