[发明专利]同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法

权利要求书

1.一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，它由热端换热器(7)、冷头(27)、导热带(23)、冷板(17)、高反射冷屏(24)、防辐射屏(25)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)、细框架结构(21)、设备箱(9)组成，其特征在于：同轴脉冲管制冷机脉冲管(4)同心地插入蓄冷器(3)中，压缩机(1)通过连管(2)与同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)相连，与调相机构(5)和气库(6)共同组成同轴脉冲管制冷机；制冷工质在制冷机内部往复流动，通过调相机构(5)和气库(6)的调相作用，在冷头(27)处产生冷量，冷头(27)左侧有中心孔(38)，通过熔焊将导热带(23)中部平台(39)与中心孔(38)端面相连；导热带(23)具有一定弹性，呈几字形结构，将冷头(27)处产生冷量传递至冷板(17)；在冷头(27)中心孔(38)端面一侧有直径约1.0～3.0mm真空通道(16)，作用为在抽真空时使冷头(27)中心孔(38)内聚积的空气通过排出；冷板(17)中心凸台(41)插入冷头(27)中心孔(38)，压于导热带(23)两端平台(40)上；冷板(17)与冷头(27)之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器(20)下端面放置有高导热系数的铟片(19)，铟片(19)放置于冷板(17)端面浅槽(42)内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片(19)与冷板(17)端面浅槽(42)上有用于固定高温超导滤波器(20)的均布通孔(43)和槽面螺纹孔(44)；高温超导滤波器(20)、铟片(19)与冷板(17)之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器(20)放置于高反射冷屏(24)之中以减少热辐射导致的热量损失，高反射冷屏(24)为几字形结构，底边平台有均布通孔(45)，通过螺钉紧固连接防辐射屏(25)于冷板(17)端面，其中冷板(17)端面相对应处有均布螺纹孔(46)，防辐射屏(25)顶部有均布通孔(47)；防辐射壁(35)厚度在0.5～2.0mm之间；蓄冷器(3)及冷头(27)外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜(28)；细框架结构(21)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面，由3～10条直径1.0～5.0mm的细棒组成，呈笼状结构，在外侧裹有多层高反射材料(22)；热端换热器(7)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)组成真空室，三者通过螺钉相连接，利用密封圈进行密封；杜瓦盖(18)侧壁安装有真空阀座(26)，为抽真空接口；高温超导滤波器(20)的信号输入与输出利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆(29)，穿过高反射冷屏(24)侧壁的通孔(49)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面的密封电连接器(30)，并通过信号传输线(13)和信号传输线(15)将信号传送至电控及信号采集装置(10)；电控及信号采集装置(10)在设备箱(9)外侧布置有外部的电源及信号接口，高温超导滤波器(20)同同轴脉冲管制冷机耦合后整体放置于设备箱(9)，设备箱(9)由横挡板(12)和竖挡板(31)分隔为三个部分，横挡板(12)下方放置固定压缩机(1)及电控及信号采集装置(10)，横挡板(12)上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板(31)右侧为热端换热器(7)及调相装置(5)和气库(6)，左侧为高温超导滤波器(20)及真空杜瓦组件；压缩机(1)通过支架(8)固定于设备箱(9)底板(51)，并放置于散热支撑平台(36)之上，横挡板(12)中部位于连管(2)位置处有长方狭缝孔(37)，方便连管(2)穿过与热端换热器(7)相连接；左侧有通道(52)方便信号传输线(13)和信号传输线(15)通过；同轴脉冲管制冷机冷指热端换热器(7)利用支架(32)固定于设备箱(9)底板(51)，支架(32)的下方放置于横挡板(12)上，竖挡板(31)由两片对称挡板组成，每片挡板中心有半圆槽(59)，在竖挡板(31)两侧各有一片环形夹板(58)，安装后形成圆形孔(60)，工字形杜瓦(14)放置于圆形孔(60)上固定；工字形杜瓦(14)上法兰(61)放置于设备箱(9)左侧板(50)的圆孔(62)上，将设备箱(9)的箱体上盖(63)及设备箱(9)左侧板盖(64)放置好，使得高温超导滤波器(20)及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱(9)内；设备箱(9)的上侧板(53)中部位置留有风扇安装孔(54)，右侧板(55)中部位置留有栅栏安装孔(56)，分别安装有风扇(34)和风扇栅栏(33)以及栅栏(35)；从而共同形成一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。

2.一种制造如权利要求1所述的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构的方法，其特征在于：同轴脉冲管制冷机冷头(27)采用导热性能良好的高纯无氧铜材料制作而成，在冷头(27)左端面车中心孔(38)，精车中心孔(38)端面，平面度在0.02～0.10mm，在中心孔(38)端面下侧钻直径为1.0～3.0mm通孔，形成真空通道(16)；导热带(23)由10～50片厚为0.1～1.0mm的紫铜箔组成，每片紫铜箔长度为10～100mm，通过折弯形成整体的几字形结构；导热带(23)中部平台(39)熔焊连接于中心孔(38)端面；冷板(17)中心凸台(41)外径略小于冷头(27)中心孔(38)内径；冷板(17)中心凸台(41)插入冷头(27)中心孔(38)，压于导热带(23)两端平台(40)上，冷板(17)左端面车深度为0.1～1.0mm的端面浅槽(42)，平面度在0.02～0.10mm；高温超导滤波器(20)放置于厚度0.1～1.0mm的铟片(19)之上，铟片(19)放置于冷板(17)端面浅槽(42)内，三者通过螺钉紧固连接，冷板(17)端面浅槽(42)上攻槽面螺纹孔(44)，铟片(19)有均布通孔(43)；高温超导滤波器(20)、铟片(19)与冷板(17)端面浅槽(42)之间涂有适量导热硅脂，高温超导滤波器(20)放置于高反射冷屏(24)中；高反射冷屏(24)由具有高反射率的材料制成，厚度0.5～2.0mm，在坯件两面抛光处理，整体折弯后截面呈几字形结构，在四面折弯臂的相交处利用激光焊焊接为一体后整体发黑，经发黑处理后将其外表面进行镜面抛光；底边平台车均布通孔(45)，通过螺钉连接防辐射屏(25)于冷板(17)端面，在冷板(17)端面相对应处车均布螺纹孔(46)；防辐射屏(25)由具有高反射率的材料制成，整体厚度在0.5～2.0mm之间，在其顶部车均布通孔(47)，其防辐射壁(48)厚度0.5～2.0mm；在蓄冷器(3)及冷头(27)外表面裹多层单面镀铝聚脂薄膜(28)；细框架结构(21)由3～10条直径1.0～5.0mm的细棒组成，在相交处通过银焊连为一体，呈笼状结构，安装于工字形杜瓦(14)上法兰(61)面，细框架结构(21)外裹有多层高反射材料(22)；精车并研磨热端换热器(7)法兰(65)端面，平面度在0.02～0.10mm，与工字形杜瓦(14)下法兰(66)紧密贴合，通过螺钉进行连接，利用O型密封圈进行密封；工字形杜瓦(14)下法兰(66)端面通过精车并研磨使平面度在0.02～0.10mm，与热端换热器(7)法兰(65)端面紧密贴合，通过螺钉进行连接；精车并研磨其上法兰(61)端面，平面度在0.02～0.10mm，与杜瓦盖(18)法兰面紧密贴合，使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；工字形杜瓦(14)上法兰(61)安装密封电连接器(30)，通过精车并研磨使杜瓦盖18法兰面平面度在0.02～0.10mm，与工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面紧密贴合，使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；杜瓦盖(18)侧面安装真空阀座(26)；高温超导滤波器(20)利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆(29)，穿过高反射冷屏(24)侧壁的通孔(49)连接密封电连接器(30)，通过信号传输线(13)和信号传输线(15)将信号传送至电控及信号采集装置(10)；电控及信号采集装置(10)安装于设备箱(9)左侧板(50)，高温超导滤波器(20)与同轴脉冲管制冷机耦合后，整体放置于设备箱(9)，设备箱(9)由横挡板(12)和竖挡板(31)分隔为三个部分，横挡板(12)下方放置固定压缩机(1)支架(8)和支撑散热平台(36)；横挡板(12)上方放置固定同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板(31)右侧利用支架(32)为热端换热器(7)、调相装置(5)和气库(6)提供固定，横挡板(12)对支架(32)起到支撑作用，左侧利用竖挡板(31)及左侧板(50)为高温超导滤波器(20)和真空杜瓦组件提供固定；设备箱(9)上侧板(53)中部偏左位置有风扇安装孔(54)，右侧板(55)中部偏上位置留有栅栏安装孔(56)，分别安装风扇(34)和风扇栅栏(33)及栅栏(35)，横挡板(12)连管(2)处车长方狭缝孔(37)，使连管(2)穿过与热端换热器(7)相连，横挡板(12)左侧车通道(52)方便信号传输线(13)和信号传输线(15)通过；竖挡板(31)由两片对称组件组成，每片挡板中心有半圆槽(59)，两侧各有一片环形夹板(58)，安装后形成圆形孔(60)；工字形杜瓦(14)侧壁(57)放置于竖挡板(31)的圆形孔(60)上；工字形杜瓦(14)上法兰(61)放置于设备箱(9)左侧板(50)的圆孔(62)上，将设备箱(9)箱体上盖(63)及左侧板盖(64)放置好，将高温超导滤波器(20)及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱(9)内。