CN115615029A - 一种亚开尔文温区制冷机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亚开尔文温区制冷机构，包括脉管制冷单元、第一预冷换热器、节流制冷单元、第二预冷换热器、吸附制冷单元、第三预冷换热器和稀释制冷单元。脉管制冷单元包括脉管制冷部，脉管制冷部通过第一预冷换热器与节流制冷单元相连，以对节流制冷单元进行预冷。节流制冷单元包括节流制冷部，节流制冷部通过第二预冷换热器与吸附制冷单元相连，以对吸附制冷单元进行预冷。吸附制冷单元包括吸附制冷部，吸附制冷部通过第三预冷换热器与稀释制冷单元相连，以对稀释制冷单元进行预冷。稀释制冷单元包括稀释制冷部，稀释制冷部为亚开尔文温区制冷机构的制冷终端。相比于现有技术，本发明的制冷机构能够获得更低的制冷温度和更大的冷量。

Description

一种亚开尔文温区制冷机构
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种亚开尔文温区制冷机构。
背景技术
为了降低背景噪音，提高超导量子干涉器件(SQUID)、超导光子探测器(SNSPD)、超导太赫兹探测器、毫米亚毫米波探测等光学探测器的信噪比、灵敏度和分辨率，上述探测器及其附属的光学设备和电子设备往往需要工作在亚开尔文级深低温的环境。目前，通常单独使用绝热去磁制冷机、绝热去磁制冷机和稀释制冷机形成亚开尔文级深低温环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种亚开尔文温区制冷机构，将节流制冷单元、脉管制冷单元、吸附制冷单元和稀释制冷单元相结合，通过多级预冷方式提高制冷效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种亚开尔文温区制冷机构，包括脉管制冷单元、第一预冷换热器、节流制冷单元、第二预冷换热器、吸附制冷单元、第三预冷换热器和稀释制冷单元；所述脉管制冷单元包括脉管制冷部，所述脉管制冷部通过所述第一预冷换热器与所述节流制冷单元相连，以对所述节流制冷单元进行预冷；所述节流制冷单元包括节流制冷部，所述节流制冷部通过所述第二预冷换热器与所述吸附制冷单元相连，以对所述吸附制冷单元进行预冷；所述吸附制冷单元包括吸附制冷部，所述吸附制冷部通过所述第三预冷换热器与所述稀释制冷单元相连，以对所述稀释制冷单元进行预冷；所述稀释制冷单元包括稀释制冷部，所述稀释制冷部为所述亚开尔文温区制冷机构的制冷终端。
优选地，所述节流制冷单元包括节流压缩机、节流阀和所述节流制冷部，所述节流压缩机的输出端与所述节流阀的输入端相连，所述节流阀的输出端与所述节流制冷部的输入端相连，所述节流制冷部的输出端与所述节流压缩机的输入端相连；所述第一预冷换热器位于所述节流压缩机与所述节流阀之间，用于使所述节流压缩机输出的气体降温。
优选地，所述节流制冷单元还包括逆流换热器，所述逆流换热器位于所述节流压缩机与所述节流阀之间，用于使所述节流压缩机输出的气体降温。
优选地，所述脉管制冷单元为两级脉管制冷单元，包括一级脉管调相部件、脉管主驱动压缩机、二级脉管调相部件、一级脉管热端、二级脉管热端、一级脉管回热器、二级脉管高温段回热器、脉管中间换热器、二级脉管低温段回热器和所述脉管制冷部；所述脉管主驱动压缩机的输出端同时与所述一级脉管热端、所述二级脉管热端相连；所述一级脉管调相部件、一级脉管热端、所述一级脉管回热器、所述脉管中间换热器依次相连；所述二级脉管调相部件、所述二级脉管热端、所述二级脉管高温段回热器、所述脉管中间换热器、所述二级脉管低温段回热器、所述脉管制冷部依次相连；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器，所述一级第一预冷换热器与所述脉管中间换热器相连，所述二级第一预冷换热器和所述脉管制冷部相连。
优选地，所述吸附制冷单元为两级吸附制冷单元，包括一级吸附泵、二级吸附泵、一级蒸发器、二级蒸发器和所述吸附制冷部；所述第二预冷换热器包括一级第二预冷换热器和二级第二预冷换热器；所述一级吸附泵与所述一级蒸发器通过一级管路相连；所述二级吸附泵与所述二级蒸发器通过二级管路相连；所述一级第二预冷换热器同时与所述一级管路、所述二级管路、所述节流制冷部接触换热，所述二级第二预冷换热器同时与所述一级蒸发器、所述二级管路接触换热，所述吸附制冷部与所述二级蒸发器相接触。
优选地，所述稀释制冷单元包括抽吸泵、混合室、蒸馏器和所述稀释制冷部；所述抽吸泵的输入端通过3He循环管路与所述蒸馏器的第一输出端相连，所述抽吸泵的输出端通过3He循环管路与所述混合室的第一输入端相连，所述混合室的输出端通过3He-4He混合流体循环毛细管与所述蒸馏器的输入端相连；所述蒸馏器的第二输出端通过4He循环管路与所述混合室的第二输入端相连；所述稀释制冷部与所述混合室相连；所述第三预冷换热器同时与3He-4He混合流体循环毛细管4.6、4He循环管路4.4、3He循环管路4.2相接触，所述吸附制冷部与所述第三预冷换热器相接触。
优选地，所述稀释制冷单元还包括第一中间换热器、第二中间换热器和第三中间换热器，所述3He循环管路穿过所述第一中间换热器、所述第二中间换热器和所述第三中间换热器；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器；所述第一中间换热器与所述一级第一预冷换热器相接触；所述第二中间换热器与所述二级第一预冷换热器相接触；所述第三中间换热器与所述节流制冷部相接触。
优选地，还包括第一冷屏、第二冷屏、第三冷屏和外壳；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器；所述第一冷屏与所述节流制冷部围成第一封闭空间，所述第二冷屏与所述二级第一预冷换热器围成第二封闭空间，所述第三冷屏与所述一级第一预冷换热器围成第三封闭空间，所述外壳围成第四封闭空间；所述第一封闭空间、所述第二封闭空间、所述第三封闭空间和所述第四封闭空间由内至外依次嵌套；所述稀释制冷部和所述吸附制冷部位于所述第一封闭空间内；所述脉管制冷部位于所述第三封闭空间内，且位于所述第二封闭空间外。
优选地，所述节流制冷部与一个所述第一预冷换热器通过第一热开关相连。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的亚开尔文温区制冷机构采用多级预冷的方式，相比于采用单个制冷单元直接制冷的方式，能够获得更低的制冷温度和更大的冷量。另外，由于该亚开尔文温区制冷机构的末端为稀释制冷单元，稀释制冷单元的制冷方式为连续性制冷，因而能够更长时间地使稀释制冷部的温度保持在300mK以下，甚至是50mK以下，为各种设备(例如航空用探测器及其附属的光学设备和电子设备)提供其工作所需的亚开尔文级深低温环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例亚开尔文温区制冷机构的示意图；
附图标记说明：1.1-节流压缩机；1.2-低压管路；1.3-高压管路；1.4-一级逆流换热器；1.5-一级第一预冷换热器；1.6-二级逆流换热器；1.7-二级第一预冷换热器；1.8-支撑结构；1.9-第一热开关；1.10-节流阀；1.11-三级逆流换热器；1.12-节流制冷部；1.13-第一冷屏；1.14-第二冷屏；1.15-第三冷屏；1.16-外壳；2.1一级脉管调相部件；2.2-脉管主驱动压缩机；2.3-二级脉管调相部件；2.4-一级脉管热端；2.5-二级脉管热端；2.6-密封法兰盘；2.7-一级脉管回热器；2.8-二级脉管高温段回热器；2.9-脉管中间换热器；2.10-二级脉管低温段回热器；2.11-脉管制冷部；3.1-一级吸附泵；3.2-二级吸附泵；3.3-第二热开关；3.4-第三热开关；3.5-一级第二预冷换热器；3.6-一级蒸发器；3.7-二级第二预冷换热器；3.8-二级蒸发器；3.9-吸附制冷部；4.1-抽吸泵；4.2-3He循环管路；4.3.1-第一中间换热器；4.3.2-第二中间换热器；4.3.3-第三中间换热器；4.4-4He循环管路；4.5-蒸馏器；4.6-3He-4He混合流体循环毛细管；4.7-第三预冷换热器；4.8-混合流体截止阀；4.9-第四热开关；4.10-混合室；4.11-稀释制冷部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种亚开尔文温区制冷机构，将节流制冷单元、脉管制冷单元、吸附制冷单元和稀释制冷单元相结合，通过多级预冷方式提高制冷效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本实施例中所指的亚开尔文温区，是指温度范围在5mK～300mK的温区。
参照图1，本实施例提供一种亚开尔文温区制冷机构，包括脉管制冷单元、第一预冷换热器、节流制冷单元、第二预冷换热器、吸附制冷单元、第三预冷换热器4.7和稀释制冷单元。脉管制冷单元包括脉管制冷部2.11，脉管制冷部2.11通过第一预冷换热器与节流制冷单元相连，以对节流制冷单元进行预冷。节流制冷单元包括节流制冷部1.12，节流制冷部1.12通过第二预冷换热器与吸附制冷单元相连，以对吸附制冷单元进行预冷。吸附制冷单元包括吸附制冷部3.9，吸附制冷部3.9通过第三预冷换热器4.7与稀释制冷单元相连，以对稀释制冷单元进行预冷。稀释制冷单元包括稀释制冷部4.11，稀释制冷部4.11为亚开尔文温区制冷机构的制冷终端。
该亚开尔文温区制冷机构的工作过程如下：脉管制冷单元先工作，使脉管制冷部2.11达到指定温度范围(例如15K～90K)，以对节流制冷单元进行预冷；之后，节流制冷单元工作，使节流制冷部1.12达到指定温度范围(例如1.5K～6K)，以对吸附制冷单元进行预冷；之后，吸附制冷单元工作，使吸附制冷部3.9达到指定温度范围(例如300mK～1K)，以对稀释制冷单元进行预冷；最后，稀释制冷单元工作，由稀释制冷部4.11作为制冷终端，稀释制冷部4.11的温度为该亚开尔文温区制冷机构的最低制冷温度。由于该亚开尔文温区制冷机构采用多级预冷的方式，相比于采用单个制冷单元直接制冷的方式，能够获得更低的制冷温度和更大的冷量。另外，由于该亚开尔文温区制冷机构的末端为稀释制冷单元，稀释制冷单元的制冷方式为连续性制冷，因而能够更长时间地使稀释制冷部4.11的温度保持在300mK以下，甚至是50mK以下，为各种设备(例如航空用探测器及其附属的光学设备和电子设备)提供其工作所需的亚开尔文级深低温环境。
参照图1，作为一种可能的示例，节流制冷单元包括节流压缩机1.1、节流阀1.10和节流制冷部1.12，节流压缩机1.1的输出端与节流阀1.10的输入端相连，节流阀1.10的输出端与节流制冷部1.12的输入端相连，节流制冷部1.12的输出端与节流压缩机1.1的输入端相连。第一预冷换热器位于节流压缩机1.1与节流阀1.10之间，用于使节流压缩机1.1输出的气体降温。
节流压缩机1.1将氦气压缩后，压缩氦气进入节流阀1.10进行节流制冷，在节流制冷部1.12获得相应的制冷温度及制冷量。其中，压缩氦气在进入节流阀1.10前，在第一预冷换热器处，以第一预冷换热器作为中间结构，脉管制冷部2.11使压缩氦气预冷。
压缩氦气在进入节流阀1.10前，为了使压缩氦气进一步降温，本实施例中，节流制冷单元还包括逆流换热器，逆流换热器位于节流压缩机1.1与节流阀1.10之间，用于使节流压缩机1.1输出的气体降温。对于第一预冷换热器、逆流换热器的数量以及连接次序，本领域技术人员可以根据需要进行选择。例如，参照图1，三个逆流换热器和两个第一预冷换热器串接。三个逆流换热器分别为一级逆流换热器1.4、二级逆流换热器1.6和三级逆流换热器1.11，两个第一预冷换热器依次分别为一级第一预冷换热器1.5和二级第一预冷换热器1.7。一级逆流换热器1.4和二级逆流换热器1.6之间设置一级第一预冷换热器1.5，二级逆流换热器1.6与三级逆流换热器1.11之间设置二级第一预冷换热器1.7。可以理解的是，节流压缩机1.1的输出端连接的管路应为高压管路1.3，节流压缩机1.1输入端连接的管路应为低压管路1.2，高压管路1.3内的氦气压力大于低压管路1.2内的氦气压力。
参照图1，作为一种可能的示例，脉管制冷单元为两级脉管制冷单元，其制冷原理为同轴型脉管制冷机的制冷原理。该脉管制冷单元包括一级脉管调相部件2.1、脉管主驱动压缩机2.2、二级脉管调相部件2.3、一级脉管热端2.4、二级脉管热端2.5、一级脉管回热器2.7、二级脉管高温段回热器2.8、脉管中间换热器2.9、二级脉管低温段回热器2.10和脉管制冷部2.11。一级脉管调相部件2.1和二级脉管调相部件2.3可以是调相压缩机，用于实现脉管制冷单元的主动调相。脉管主驱动压缩机2.2的输出端同时与一级脉管热端2.4、二级脉管热端2.5相连，以通过脉管主驱动压缩机2.2驱动制冷剂流动。一级脉管调相部件2.1、一级脉管热端2.4、一级脉管回热器2.7、脉管中间换热器2.9依次相连。二级脉管调相部件2.3、二级脉管热端2.5、二级脉管高温段回热器2.8、脉管中间换热器2.9、二级脉管低温段回热器2.10、脉管制冷部2.11依次相连。第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器1.5和二级第一预冷换热器1.7，一级第一预冷换热器1.5与脉管中间换热器2.9相连，二级第一预冷换热器1.7与脉管制冷部2.11相连。
其中，脉管中间换热器2.9的最低温度约为60K～1000K，用于对一级第一预冷换热器1.5和二级脉管低温段回热器2.10预冷。在二级脉管低温段回热器2.10被预冷后，脉管制冷部2.11的最低温度约为15K～20K。
参照图1，作为一种可能的示例，吸附制冷单元为两级吸附制冷单元，包括一级吸附泵3.1、二级吸附泵3.2、一级蒸发器3.6、二级蒸发器3.8和吸附制冷部3.9。第二预冷换热器包括一级第二预冷换热器3.5和二级第二预冷换热器3.7。一级吸附泵3.1与一级蒸发器3.6通过一级管路相连，制冷剂在一级吸附泵3.1与一级蒸发器3.6之间循环。二级吸附泵3.2与二级蒸发器3.8通过二级管路相连，制冷剂在二级吸附泵3.2与二级蒸发器3.8之间循环。一级第二预冷换热器3.5同时与一级管路、二级管路、节流制冷部1.12接触换热，二级第二预冷换热器3.7同时与一级蒸发器3.6、二级管路接触换热，吸附制冷部3.9与二级蒸发器3.8相接触。
使用时，节流制冷部1.12使一级第二预冷换热器3.5预冷，一级第二预冷换热器3.5使一级管路内的制冷剂预冷，一级蒸发器3.6通过二级第二预冷换热器3.7使二级管路内的制冷剂预冷。
参照图1，作为一种可能的示例，稀释制冷单元包括抽吸泵4.1、混合室4.10、蒸馏器4.5和稀释制冷部4.11。抽吸泵4.1的输入端通过3He循环管路4.2与蒸馏器4.5的第一输出端相连，抽吸泵4.1的输出端通过3He循环管路4.2与混合室4.10的第一输入端相连，混合室4.10的输出端通过3He-4He混合流体循环毛细管4.6与蒸馏器4.5的输入端相连，3He-4He混合流体循环毛细管4.6上安装有混合流体截止阀4.8。蒸馏器4.5的第二输出端通过4He循环管路4.4与混合室4.10的第二输入端相连。稀释制冷部4.11与混合室4.10相连。第三预冷换热器4.7同时与3He-4He混合流体循环毛细管4.6、4He循环管路4.4、3He循环管路4.2相接触，吸附制冷部3.9与第三预冷换热器4.7相接触。
3He、4He的混合液在860mK以上时，液3He可以以任何比例溶解在液4He中。但是，当混合溶液的温度降到860mK以下时，混合液则分离成两相，其中含3He多的相称为浓缩相，而含3He少的相称为稀释相。混合室4.10中3He为浓缩相。吸附制冷部3.9使3He-4He混合流体循环毛细管4.6内的流体降温，从而使得蒸馏器4.5的温度保持在860mK以下。由于3He的饱和蒸气压远高于4He的饱和蒸气压，蒸馏器4.5中3He通过抽吸泵4.1抽走，在此过程中3He汽化并吸收热量。为了维持两相平衡，这时混合室4.10中的3He原子通过3He-4He混合流体循环毛细管4.6进入蒸馏器4.5，而抽走的3He经过冷凝再补充到混合室4.10的浓缩相中形成循环。3He在冷凝过程会释放热量，该热量可传递至吸附制冷部3.9，以保持3He的低温。与此同时，蒸馏器4.5中的4He通过4He抽吸泵送入混合室4.10，之后混合室4.10中的4He原子通过3He-4He混合流体循环毛细管4.6进入蒸馏器4.5，完成该系统中4He的循环。
参照图1，本实施例中，稀释制冷单元还包括第一中间换热器4.3.1、第二中间换热器4.3.2和第三中间换热器4.3.3，3He循环管路4.2穿过第一中间换热器4.3.1、第二中间换热器4.3.2和第三中间换热器4.3.3。第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器1.5和二级第一预冷换热器1.7。第一中间换热器4.3.1与一级第一预冷换热器1.5相接触。第二中间换热器4.3.2与二级第一预冷换热器1.7相接触。第三中间换热器4.3.3与节流制冷部1.12相接触。第一中间换热器4.3.1、第二中间换热器4.3.2和第三中间换热器4.3.3分别通过一级第一预冷换热器1.5、二级第一预冷换热器1.7和节流制冷部1.12获得低温，并使3He循环管路4.2中的3He降温。
参照图1，作为一种可能的示例，该亚开尔文温区制冷机构还包括第一冷屏1.13、第二冷屏1.14、第三冷屏1.15和外壳1.16。第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器1.5和二级第一预冷换热器1.7。第一冷屏1.13与节流制冷部1.12围成第一封闭空间，第二冷屏1.14与二级第一预冷换热器1.7围成第二封闭空间，第三冷屏1.15与一级第一预冷换热器1.5围成第三封闭空间，外壳1.16围成第四封闭空间。第一封闭空间、第二封闭空间、第三封闭空间和第四封闭空间由内至外依次嵌套。稀释制冷部4.11和吸附制冷部3.9位于第一封闭空间内。脉管制冷部2.11位于第三封闭空间内，且位于第二封闭空间外。二级第一预冷换热器与节流制冷部之间设有支撑结构，支撑结构的两端分别与二级第一预冷换热器、节流制冷部固定相连。
第一冷屏、第二冷屏和第三冷屏为导热性能较好的材质，本实施例中优选为无氧铜。例如，第一封闭空间的温度下降时，其外侧的第一冷屏1.13的温度能够很快地随之下降，这样能够减少第一封闭空间内的冷量消耗。外壳1.16与第三冷屏1.15内用于通过抽真空操作形成真空环境(真空度保持在10-4Pa以上)，以限制气体流动和热量传递，可减少气体对流对制冷效果的影响。本实施例中，外壳1.16优选为不锈钢材质，其导热性能比无氧铜弱，因此能够减少第四封闭空间内的冷量通过外壳1.16向外界散失。
本实施例中，脉管制冷单元还包括密封法兰盘2.6，密封法兰盘2.6同时与一级脉管回热器2.7、二级脉管高温段回热器2.8、外壳1.16固定相连。一级脉管热端2.4和二级脉管热端2.5均位于第四封闭空间外；一级脉管回热器2.7和二级脉管高温段回热器2.8位于第四封闭空间内，且位于第三封闭空间外。
参照图1，作为一种可能的示例，节流制冷部1.12与二级第一预冷换热器1.7通过第一热开关1.9相连。一级吸附泵3.1与节流制冷部1.12通过第二热开关3.3相连。二级吸附泵3.2与节流制冷部1.12通过第三热开关3.4相连。吸附制冷部3.9与混合室4.10通过第四热开关4.9相连。本实施例中，第一热开关1.9、第二热开关3.3、第三热开关3.4、第四热开关4.9均为气隙式热开关。
热开关具有导通时热阻较小，关闭时热阻较大的特点。节流制冷部1.12的温度升高至一定程度时，第一热开关1.9导通，使二级第一预冷换热器1.7对节流制冷部1.12降温；节流制冷部1.12的温度下降至一定程度时，第一热开关1.9关闭。同理，当一级吸附泵3.1的温度升高至一定程度时，第二热开关3.3导通，使节流制冷部1.12对一级吸附泵3.1降温；当一级吸附泵3.1的温度下降至一定程度时，第二热开关3.3关闭。当二级吸附泵3.2的温度升高至一定程度时，第三热开关3.4导通，使节流制冷部1.12对二级吸附泵3.2降温；当二级吸附泵3.2的温度下降至一定程度时，第三热开关3.4关闭。当混合室4.10的温度升高至一定程度时，第四热开关4.9导通，使吸附制冷部3.9对混合室4.10降温；当混合室4.10的温度下降至一定程度时，第三热开关3.4关闭。
一级吸附泵3.1和二级吸附泵3.2中的吸附材料(例如活性炭)对制冷剂(例如氦气)的吸附能力随温度下降而增强。当第二热开关3.3导通时，一级吸附泵3.1的温度下降，其内部吸附材料对制冷剂的吸附能力增强，一级蒸发器3.6中冷凝态的制冷剂蒸发吸热，使二级第二预冷换热器3.7降温，从而使与二级第二预冷换热器3.7相连的二级管路内的制冷剂降温，进而降低二级蒸发器3.8的温度。当第三热开关3.4导通时，二级吸附泵3.2的温度下降，其内部吸附材料对制冷剂的吸附能力增强，二级蒸发器3.8中冷凝态的制冷剂蒸发吸热，使二级蒸发器3.8降温。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，包括脉管制冷单元、第一预冷换热器、节流制冷单元、第二预冷换热器、吸附制冷单元、第三预冷换热器和稀释制冷单元；所述脉管制冷单元包括脉管制冷部，所述脉管制冷部通过所述第一预冷换热器与所述节流制冷单元相连，以对所述节流制冷单元进行预冷；所述节流制冷单元包括节流制冷部，所述节流制冷部通过所述第二预冷换热器与所述吸附制冷单元相连，以对所述吸附制冷单元进行预冷；所述吸附制冷单元包括吸附制冷部，所述吸附制冷部通过所述第三预冷换热器与所述稀释制冷单元相连，以对所述稀释制冷单元进行预冷；所述稀释制冷单元包括稀释制冷部，所述稀释制冷部为所述亚开尔文温区制冷机构的制冷终端。
2.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述节流制冷单元包括节流压缩机、节流阀和所述节流制冷部，所述节流压缩机的输出端与所述节流阀的输入端相连，所述节流阀的输出端与所述节流制冷部的输入端相连，所述节流制冷部的输出端与所述节流压缩机的输入端相连；所述第一预冷换热器位于所述节流压缩机与所述节流阀之间，用于使所述节流压缩机输出的气体降温。
3.根据权利要求2所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述节流制冷单元还包括逆流换热器，所述逆流换热器位于所述节流压缩机与所述节流阀之间，用于使所述节流压缩机输出的气体降温。
4.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述脉管制冷单元为两级脉管制冷单元，包括一级脉管调相部件、脉管主驱动压缩机、二级脉管调相部件、一级脉管热端、二级脉管热端、一级脉管回热器、二级脉管高温段回热器、脉管中间换热器、二级脉管低温段回热器和所述脉管制冷部；所述脉管主驱动压缩机的输出端同时与所述一级脉管热端、所述二级脉管热端相连；所述一级脉管调相部件、一级脉管热端、所述一级脉管回热器、所述脉管中间换热器依次相连；所述二级脉管调相部件、所述二级脉管热端、所述二级脉管高温段回热器、所述脉管中间换热器、所述二级脉管低温段回热器、所述脉管制冷部依次相连；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器，所述一级第一预冷换热器与所述脉管中间换热器相连，所述二级第一预冷换热器和所述脉管制冷部相连。
5.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述吸附制冷单元为两级吸附制冷单元，包括一级吸附泵、二级吸附泵、一级蒸发器、二级蒸发器和所述吸附制冷部；所述第二预冷换热器包括一级第二预冷换热器和二级第二预冷换热器；所述一级吸附泵与所述一级蒸发器通过一级管路相连；所述二级吸附泵与所述二级蒸发器通过二级管路相连；所述一级第二预冷换热器同时与所述一级管路、所述二级管路、所述节流制冷部接触换热，所述二级第二预冷换热器同时与所述一级蒸发器、所述二级管路接触换热，所述吸附制冷部与所述二级蒸发器相接触。
6.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述稀释制冷单元包括抽吸泵、混合室、蒸馏器和所述稀释制冷部；所述抽吸泵的输入端通过3He循环管路与所述蒸馏器的第一输出端相连，所述抽吸泵的输出端通过3He循环管路与所述混合室的第一输入端相连，所述混合室的输出端通过3He-4He混合流体循环毛细管与所述蒸馏器的输入端相连；所述蒸馏器的第二输出端通过4He循环管路与所述混合室的第二输入端相连；所述稀释制冷部与所述混合室相连；所述第三预冷换热器同时与3He-4He混合流体循环毛细管4.6、4He循环管路4.4、3He循环管路4.2相接触，所述吸附制冷部与所述第三预冷换热器相接触。
7.根据权利要求6所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述稀释制冷单元还包括第一中间换热器、第二中间换热器和第三中间换热器，所述3He循环管路穿过所述第一中间换热器、所述第二中间换热器和所述第三中间换热器；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器；所述第一中间换热器与所述一级第一预冷换热器相接触；所述第二中间换热器与所述二级第一预冷换热器相接触；所述第三中间换热器与所述节流制冷部相接触。
8.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，还包括第一冷屏、第二冷屏、第三冷屏和外壳；所述第一预冷换热器包括一级第一预冷换热器和二级第一预冷换热器；所述第一冷屏与所述节流制冷部围成第一封闭空间，所述第二冷屏与所述二级第一预冷换热器围成第二封闭空间，所述第三冷屏与所述一级第一预冷换热器围成第三封闭空间，所述外壳围成第四封闭空间；所述第一封闭空间、所述第二封闭空间、所述第三封闭空间和所述第四封闭空间由内至外依次嵌套；所述稀释制冷部和所述吸附制冷部位于所述第一封闭空间内；所述脉管制冷部位于所述第三封闭空间内，且位于所述第二封闭空间外。
9.根据权利要求1所述的亚开尔文温区制冷机构，其特征在于，所述节流制冷部与一个所述第一预冷换热器通过第一热开关相连。
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