EP1063482A1 - Refrigeration device - Google Patents
Refrigeration device Download PDFInfo
- Publication number
- EP1063482A1 EP1063482A1 EP99112174A EP99112174A EP1063482A1 EP 1063482 A1 EP1063482 A1 EP 1063482A1 EP 99112174 A EP99112174 A EP 99112174A EP 99112174 A EP99112174 A EP 99112174A EP 1063482 A1 EP1063482 A1 EP 1063482A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- pulse tube
- temperature
- regenerator
- cooling device
- cooled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 97
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 241000238366 Cephalopoda Species 0.000 claims description 3
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009377 nuclear transmutation Methods 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- KJSMVPYGGLPWOE-UHFFFAOYSA-N niobium tin Chemical compound [Nb].[Sn] KJSMVPYGGLPWOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000657 niobium-tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- -1 rare earth ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
- F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/14—Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used
- F25B2309/1408—Pulse-tube cycles with pulse tube having U-turn or L-turn type geometrical arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung gemäß Anspruch 1 und 3.The invention relates to a cooling device according to claim 1 and 3.
Derartige Kühlvorrichtung haben aufgrund ihrer Verwendung eines oder mehrerer Pulsröhrenkühler einen breiten Einsatzbereich und werden insbesondere zum Kühlen von Objekten verwendet, die durch elektrische bzw. mechanische Leitungen verbunden sind. Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eignet sich somit beispielsweise zur Kühlung von Bauelementen aus Hochtemperatursupraleitern, wie SQUIDs, zur Kühlung von Halbleiterbauelementen, wie Infrarotdetektoren oder Hochgeschwindigkeitsschaltkreise für eine sehr schnelle Datenverarbeitung, oder auch zur Kühlung von Sensoren, die auf einem Tieftemperatureffekt basieren.Such cooling device have due to their use one or more pulse tube coolers a wide one Area of application and are used especially for cooling objects used by electrical or mechanical Lines are connected. A cooling device according to the invention is therefore suitable, for example, for cooling High temperature superconductor devices, such as SQUIDs, for cooling semiconductor components, such as infrared detectors or high speed circuitry for a very fast data processing, or also for cooling sensors, based on a low temperature effect.
Aus Info-Phys-Tech Nr.6, 1996, aus VDI Technologiezentrum,
Physikalische Technologien, ist eine Kühlvorrichtung
in Form eines Pulsröhrenkühlers bekannt, wobei der Pulsröhrenkühler
aufweist (siehe Figur 1): ein Pulsrohr 20, an
dessen einem Ende ein kalter Wärmetauscher 24 bzw. Kaltkopf
24, an dem Wärme von einem zu kühlenden Objekt 82 aufgenommen
wird (hier bei einer Temperatur von etwa 77K), vorgesehen
ist, und an dessen anderem Ende ein warmer Wärmetauscher
(nicht dargestellt), an dem Wärme nach außen (hier
bei einer Temperatur von etwa 300K) abgegeben wird, vorgesehen
ist, einen Regenerator 40, der als Wärmezwischenspeicher
dient, und einen Druckoszillator (nicht dargestellt),
der dazu dient, periodische Druckänderungen zu erzeugen,
wobei das Pulsrohr an dem Ende, an dem der kalte Wärmetauscher
24 vorgesehen ist, über jeweilige Leitungen über den
Regenerator 40 mit dem Druckoszillator verbunden ist, so
daß eine periodische Verschiebung eines Arbeitgases zwischen
dem Pulsrohr und dem Druckoszillator ermöglicht wird.From Info-Phys-Tech No. 6, 1996, from VDI Technology Center,
Physical technologies, is a cooling device
known in the form of a pulse tube cooler, the pulse tube cooler
has (see Figure 1): a
Soll ein Objekt, wie beispielsweise ein Magnet 82, gekühlt
werden, so ist es bekannt, das Objekt an den Kaltkopf
24 des Pulsrohrs 20, das in einem Kühlbehälter angeordnet
sein kann, thermisch zu koppeln und mit elektrischen Leitungen
62 zu verbinden. Als nachteilig bei dieser herkömmlichen
Kühlanordnung stellt sich jedoch heraus, daß die
Wärmelast auf den Kaltkopf 24 bei dieser Kühlanordnung beträchtlich
ist. Dies liegt zum einen daran, daß die elektrischen
Leitungen mit dem Äußeren des Kühlbehälters bzw.
mit Einrichtungen 60 (Anschlußeinrichtung 60), deren Temperatur
oberhalb der Temperatur des Kaltkopfs 24 liegt, in
(thermischem) Kontakt stehen und zum anderen daran, daß der
Strom durch die elektrischen Leitungen 62, der bei dem oben
erwähnten Magnet 82 Werte von 20 bis 120 A annehmen kann,
Wärme erzeugt. Dies kann dazu führen, daß die vom Kaltkopf
24 bereitzustellende Wärmesenke nicht mehr die gewünschte
niedrige Temperatur erreicht bzw. Temperaturschwankungen
auftreten. Eine derartige Vorrichtung zur Kühlung eines Magnets
ist aus C. Wang et al.:"Cryogen Free Operation of a
Niobium-Tin Magnet Using a Two-Stage Pulse Tube Cooler", in
Proceedings zur Konferenz "Applied Superconductivity" 1998
in Palm Desert bekannt, wobei dort anstelle eines einstufigen
Pulsröhrenkühlersystems ein zweistufiges verwendet
wird.Should an object, such as a
Aus G. Thummes et al.:"Small scale 4He liquefaction using a two-stage 4K pulse tube cooler", in Cryogenics 1998 Volume 00, Number 0, ist eine in einem Kryostaten untergebrachte Vorrichtung zum Verflüssigen von 4He bekannt, die ein zweistufiges hintereinander geschaltetes Pulsröhrenkühlersystem verwendet. Dabei wird ein Gasleitung zum Kühlen bzw. Verflüssigen eines Gases vom Äußeren des Kryostaten in das Innere geführt, dort um den Kaltkopf des zweiten Pulsrohrs, das eine höhere Temperatur als das erste Pulsrohr bereitstellt, gewickelt, um den Regenerator des ersten Pulsrohrs gewickelt, um den Kaltkopf des ersten Pulsrohrs gewickelt und schließlich mit einem das zu verflüssigende Gas enthaltenden Behälter, der am Kaltkopf des ersten Pulsrohrs angeordnet ist, verbunden. Ferner verläuft ein Meßfühler vom Äußeren des Kryostaten direkt zum dem Verflüssigungsbehälter, wodurch aufgrund des großen Temperaturgradienten eine bestimmte zusätzliche Wärmelast am Behälter aufgebracht wird.From G. Thummes et al.: "Small scale 4 He liquefaction using a two-stage 4K pulse tube cooler", in Cryogenics 1998 Volume 00, Number 0, a device for liquefying 4 He housed in a cryostat is known two-stage pulse tube cooler system connected in series. In this case, a gas line for cooling or liquefying a gas is led from the outside of the cryostat into the inside, where it is wound around the cold head of the second pulse tube, which provides a higher temperature than the first pulse tube, around the regenerator of the first pulse tube Cold head of the first pulse tube wound and finally connected to a container containing the gas to be liquefied, which is arranged on the cold head of the first pulse tube. Furthermore, a sensor runs from the outside of the cryostat directly to the liquefaction container, as a result of which a certain additional heat load is applied to the container due to the large temperature gradient.
Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung mit einem Pulsröhrenkühler zum Kühlen eines Objekts derart weiter zu bilden, daß die Wärmelast auf den Pulsrohrkaltkopf, die durch elektrische oder mechanische Verbindungseinrichtungen zu dem zu kühlenden Objekt hervorgerufen wird, minimiert wird.It is now an object of the present invention Cooling device with a pulse tube cooler for cooling to further develop an object such that the heat load on the pulse tube cold head by electrical or mechanical Connection devices to the object to be cooled is caused, is minimized.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 oder 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is performed by a cooling device according to the Features of claim 1 or 3 solved. Advantageous configurations are the subject of the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt umfaßt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einen ersten Pulsröhrenkühler mit einem ersten Pulsrohr, das einen Warmkopf mit einer ersten Temperatur TA1 und einen Kaltkopf mit einer bezüglich der ersten Temperatur tieferen zweiten Temperatur TE aufweist, und einem ersten Regenerator, der einen warmen Endabschnitt und ' einen kalten Endabschnitt, welcher mit dem Kaltkopf des ersten Pulsrohrs verbunden ist, aufweist; ein zu kühlendes Objekt, das an den Kaltkopf des ersten Pulsröhrenkühlers thermisch gekoppelt ist; und eine Verbindungseinrichtung, insbesondere in Form von supraleitenden bzw. hochtemperatursupraleitenden und/oder normalleitenden elektrischen Zuleitungen, zum elektrischen Verbinden des zu kühlenden Objekts mit einem Bereich, wie beispielsweise einer Anschlußeinrichtung, der eine bezüglich der zweiten Temperatur TE höhere Temperatur TV aufweist. Erfindungsgemäß verläuft die Verbindungseinrichtung dabei zumindest teilweise in thermischem Kontakt mit dem ersten Pulsrohr und/oder teilweise in thermischem Kontakt mit dem ersten Regenerator, um ein Vorkühlen der Verbindungseinrichtung zu bewirken.According to a first aspect, the cooling device according to the invention comprises a first pulse tube cooler with a first pulse tube, which has a warm head with a first temperature T A1 and a cold head with a second temperature T E lower than the first temperature, and a first regenerator which has a warm end section and 'has a cold end portion connected to the cold head of the first pulse tube; an object to be cooled, which is thermally coupled to the cold head of the first pulse tube cooler; and a connecting device, in particular in the form of superconducting or high-temperature superconducting and / or normal-conducting electrical leads, for electrically connecting the object to be cooled to a region, such as a connecting device, which has a higher temperature T V than the second temperature T E. According to the invention, the connecting device runs at least partially in thermal contact with the first pulse tube and / or partially in thermal contact with the first regenerator in order to cause the connecting device to be precooled.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfaßt die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einen ersten Pulsröhrenkühler mit einem ersten Pulsrohr, das einen Warmkopf mit einer ersten Temperatur TA1 und einen Kaltkopf mit einer bezüglich der ersten Temperatur tieferen zweiten Temperatur TE aufweist, und einem ersten Regenerator, der einen warmen Endabschnitt und einen kalten Endabschnitt, welcher mit dem Kaltkopf des ersten Pulsrohrs verbunden ist, aufweist; ein zu kühlendes Objekt, das an den Kaltkopf des ersten Pulsröhrenkühlers thermisch gekoppelt ist; und eine Verbindungseinrichtung, beispielsweise in der Form von Stangen, Drähten, Fäden aus Metall oder Kunststoff, zum mechanischen Verbinden des zu kühlenden Objekts mit einem Bereich, wie beispielsweise einer Anschlußeinrichtung, der eine bezüglich der zweiten Temperatur TE höhere Temperatur TV aufweist. Das mechanische Verbinden umfaßt dabei, daß das zu kühlende Objekt über die Verbindungseinrichtung an dem Bereich bzw. der Anschlußeinrichtung gehalten bzw. gestützt wird oder, daß auf das zu kühlende Objekt über die Verbindungseinrichtung mechanisch eingewirkt wird. Erfindungsgemäß verläuft die Verbindungseinrichtung dabei zumindest teilweise in thermischem Kontakt mit dem ersten Pulsrohr und/oder teilweise in thermischem Kontakt mit dem ersten Regenerator, um ein Vorkühlen der Verbindungseinrichtung zu bewirken.According to a second aspect, the cooling device according to the invention comprises a first pulse tube cooler with a first pulse tube, which has a warm head with a first temperature T A1 and a cold head with a second temperature T E which is lower than the first temperature, and a first regenerator which has a warm end section and a cold end portion connected to the cold head of the first pulse tube; an object to be cooled, which is thermally coupled to the cold head of the first pulse tube cooler; and a connecting device, for example in the form of rods, wires, threads made of metal or plastic, for mechanically connecting the object to be cooled to a region, such as a connecting device, which has a higher temperature T V than the second temperature T E. The mechanical connection includes that the object to be cooled is held or supported on the area or the connecting device via the connecting device or that the object to be cooled is mechanically acted on via the connecting device. According to the invention, the connecting device runs at least partially in thermal contact with the first pulse tube and / or partially in thermal contact with the first regenerator in order to cause the connecting device to be precooled.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung kann diese in Form einer zweiteiligen Halteeinrichtung ausgebildet sein. Ein erster Teil bzw. Halteteil besteht dabei vorzugsweise aus einem schlecht wärmeleitendem Material, wie Kunststoff, und dient zum eigentlichen Halten des zu Kühlenden Objekts an der Anschlußeinrichtung. Eine zweiter Teil bzw. Kontaktteil besteht vorzugsweise aus einem gut leitenden Material, wie Metall, und dient zum thermischen in Kontakt bringen der Halteeinrichtung mit einem Pulsrohr oder Regenerator, und damit zum -Vorkühlen der gesamten Halteeinrichtung.According to an advantageous embodiment of the connecting device can this in the form of a two-part holding device be trained. A first part or holding part consists preferably of a poorly heat-conducting Material, such as plastic, is used for the real thing Holding the object to be cooled on the connection device. A second part or contact part is preferably made made of a highly conductive material, such as metal, and serves to bring the holding device into thermal contact with a pulse tube or regenerator, and thus for Pre-cooling of the entire holding device.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Verbindungseinrichtung kann diese in Form einer Welle ausgebildet sein, die beispielsweise von einem Motor auf einem Temperatur Niveau beispielsweise von TA1 oder TA2 ausgeht und dann zu dem zu kühlenden Objekt führt. Anstelle der Welle können jedoch auch Drähte oder Fäden zum mechanischen Einwirken auf das zu kühlende Objekt verwendet werden.According to a further advantageous embodiment of the connecting device, it can be designed in the form of a shaft which, for example, starts from a motor at a temperature level, for example from T A1 or T A2 , and then leads to the object to be cooled. Instead of the shaft, however, wires or threads can also be used to act mechanically on the object to be cooled.
Im folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen sowohl des ersten, als auch des zweiten Aspekts erläutert:In the following, advantageous configurations are both of the first as well as the second aspect explained:
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Verbindungseinrichtung dabei zumindest teilweise in thermischem Kontakt entlang des ersten Pulsrohrs vom Warmkopf zum Kaltkopf und/oder teilweise in thermischem Kontakt entlang des ersten Regenerators vom warmen Endabschnitt zum kalten Endabschnitt. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß die Verbindungseinrichtung schon vor dem Kontakt mit dem zu kühlenden Objekt bzw. Kaltkopf des ersten Pulsrohrs durch den thermischen Kontakt zumindest teilweise entlang des ersten Pulsrohrs vom Warmkopf zum Kaltkopf und/oder thermischen Kontakt zumindest teilweise entlang des ersten Regenerators vom warmen Endabschnitt zum kalten Endabschnitt vorgekühlt wird. Aufgrund des Wärme- oder Temperaturgradienten zwischen dem Warmkopf und Kaltkopf des (ersten) Pulsrohrs wird somit die Temperatur der an einer oder mehreren Stellen mit dem Pulsrohr oder Regenerator in thermischen Kontakt stehenden Verbindungseinrichtung an verschiedenen Temperaturniveaus "abgefangen" bzw. angeglichen.According to an advantageous embodiment, the Connection device at least partially in thermal Contact along the first pulse tube from the warm head to Cold head and / or partially in thermal contact along of the first regenerator from the warm end section to the cold one End section. This measure causes the Connection device before contact with the cooling object or cold head of the first pulse tube the thermal contact at least partially along the first Pulse tube from warm head to cold head and / or thermal Contact at least partially along the first regenerator from the warm end section to the cold end section is pre-cooled. Because of the heat or temperature gradient between the hot head and cold head of the (first) Pulse tube thus becomes the temperature of one or more Place with the pulse tube or regenerator in thermal Contact connecting device at different Temperature levels "caught" or adjusted.
Die Verbindungseinrichtung kann beispielsweise mittels Schellen oder dergleichen bzw. durch Aufkleben der Verbindungseinrichtung mit dem Pulsrohr bzw. Regenerator in thermischen Kontakt gebracht werden. Es ist ferner denkbar die Verbindungseinrichtung um das Pulsrohr bzw. den Regenerator zu wickeln.The connecting device can, for example, by means of Clamps or the like or by gluing the connecting device with the pulse tube or regenerator in thermal Be brought in contact. It is also conceivable that Connection device around the pulse tube or the regenerator to wrap.
Zum wirksamen Entgegenwirken der Wärmelast am ersten Pulsrohrkaltkopf bzw. zur Verbesserung der Kühlleistung des mit dem zu kühlenden Objekt verbundenen ersten Pulsrohrkaltkopfs und damit auch zum Absenken der Kühltemperatur kann ein zweiter Pulsröhrenkühler verwendet werden. Dieser hat ein zweites Pulsrohr, das einen Warmkopf mit einer dritten Temperatur TA2 und einen Kaltkopf mit einer bezüglich der dritten Temperatur TA2 tieferen vierten Temperatur TZ, die zwischen der ersten Temperatur TA1 und der zweiten Temperatur TE liegt, aufweist, und einen zweiten Regenerator, der einen warmen Endabschnitt und einen kalten Endabschnitt, welcher mit dem zweiten Pulsrohrkaltkopf verbunden ist, aufweist. Die von dem zweiten Pulsröhrenkühler bereitgestellte vierte Temperatur TZ dient dabei zum Vorkühlen des ersten Pulsröhrenkühlers. Es kann ferner anstelle des zweiten Pulsröhrenkühlers eine Vielzahl von Pulsröhrenkühlern zum Vorkühlen des ersten Pulsröhrenkühlers verwendet werden. Die Gesamtheit der Pulsröhrenkühler ist dabei vorteilhafterweise derart angeordnet, daß in mehreren aufeinanderfolgenden Kühlstufen eine vorbestimmte Temperatur TE, d.h. Temperatur am ersten Pulsrohrkaltkopf, erreicht wird, auf die das zu kühlende Objekt gekühlt werden soll. A second pulse tube cooler can be used to effectively counteract the heat load on the first pulse tube cold head or to improve the cooling capacity of the first pulse tube cold head connected to the object to be cooled, and thus also to lower the cooling temperature. This has having a second pulse tube, which is a hot head with a third temperature T A2, and a cold head with respect to the third temperature T A2 deeper fourth temperature T Z, the first between the temperature T A1 and the second temperature T E, and a second regenerator which has a warm end section and a cold end section which is connected to the second pulse tube cold head. The fourth temperature T Z provided by the second pulse tube cooler serves to precool the first pulse tube cooler. Instead of the second pulse tube cooler, a plurality of pulse tube coolers can also be used for pre-cooling the first pulse tube cooler. The entirety of the pulse tube coolers is advantageously arranged such that a predetermined temperature T E , ie temperature at the first pulse tube cold head, is reached in several successive cooling stages, to which the object to be cooled is to be cooled.
Zur weiteren Minimierung der Wärmelast am ersten Pulsrohrkaltkopf kann die vierte Temperatur TZ des Kaltkopfs des zweiten Pulsröhrenkühlers derart eingestellt sein, daß sie niedriger als die Temperatur TV des Bereichs bzw. der Anschlußeinrichtung ist, wobei die Verbindungseinrichtung zu deren Vorkühlung zumindest teilweise in thermischem Kontakt entlang des zweiten Pulsrohrs in Richtung vom Warmkopf zum Kaltkopf und/oder zumindest teilweise in thermischem Kontakt entlang des zweiten Regenerators in Richtung vom warmen Endabschnitt zum kalten Endabschnitt geführt wird.To further minimize the thermal load on the first pulse tube cold head, the fourth temperature T Z of the cold head of the second pulse tube cooler can be set such that it is lower than the temperature T V of the area or of the connecting device, the connecting device for its pre-cooling being at least partially in thermal contact is guided along the second pulse tube in the direction from the warm head to the cold head and / or at least partially in thermal contact along the second regenerator in the direction from the warm end section to the cold end section.
Das von der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zu kühlende Objekt weist beispielsweise einen auf einem supraleitenden oder normalleitenden Material basierenden Magnet oder einen Sensor zum Erfassen von Teilchen, Strahlung oder Feldern auf. Derartige Sensoren können Sensoren mit einer Betriebstemperatur im Bereich von etwa 30 bis 100 K, wie beispielsweise Silizium-Detektoren (Si(Li)-Dektoren), Germanium-Detektoren (HPGe-Dektoren) oder auf Hochtemperatursupraleitern basierende SQUIDs ("Superconducting Quantum Interference Device", supraleitende Quanten-Interferenz-Vorrichtungen) sein. Das zu kühlende Objekt kann ferner auch Sensoren, die auf einem Tieftemperatureffekt basieren, aufweisen, wobei diese Sensoren aufgrund ihrer Betriebstemperatur kleiner als 20 K, meist sogar kleiner als 4K, von einer Tieftemperaturkühleinrichtung (z.B. einer Entmagnetisierungsstufe), die mit dem Kaltkopf des ersten Pulsrohrs verbunden ist, auf die entsprechende Betriebstemperatur gekühlt werden. Vorteilhafterweise wird bei derartigen Sensoren ein zweistufiges oder dreistufiges Pulsröhrenkühlsystem verwendet.That to be cooled by the cooling device according to the invention Object has, for example, one on a superconducting one or normal conductive material based magnet or a sensor for detecting particles, radiation or Fields. Such sensors can be sensors with a Operating temperature in the range of about 30 to 100 K, such as for example silicon detectors (Si (Li) detectors), germanium detectors (HPGe detectors) or on high-temperature superconductors based SQUIDs ("Superconducting Quantum Interference Device ", superconducting quantum interference devices) his. The object to be cooled can also also sensors based on a low temperature effect, have, these sensors due to their operating temperature less than 20 K, usually even less than 4K, of a low-temperature cooling device (e.g. a demagnetization stage), the one with the cold head of the first pulse tube is cooled to the appropriate operating temperature become. Such sensors are advantageous a two-stage or three-stage pulse tube cooling system used.
Die in der Detektorvorrichtung verwendeten auf einem
Tieftemperatureffekt basierende Sensoren, oder auch Kryodetektoren
bzw. kryogene Detektoren, sind Sensoren, die durch
eine Strahlungs- oder Teilchenabsorption deponierte Energie
mittels eines Effektes, der nur oder insbesondere bei tiefen
Temperaturen auftritt, messen. Diese Temperaturen werden
von eine Wärmesenke bereitgestellt, die an die Detektoreinrichtung,
welche einen jeweiligen auf einem Tieftemperatureffekt
basierenden Sensor aufweist, thermisch gekoppelt
ist. Diese Effekte können sein:
Um die Temperaturerhöhung, die Gitterschwingungen, die
Quasiteilchen (allgemein die Anregungen) bzw. die Änderung
der Magnetisierung zu messen, gibt es verschiedene Möglichkeiten,
wobei generell gilt, daß die Anregungen in einem
Absorber erzeugt werden und in einem Sensor nachgewiesen
werden. Sensor und Absorber können dabei identisch sein.
Als Sensoren kommen in Frage:
Es ist ferner denkbar, auf Tieftemperatursupraleitern basierende SQUIDs als Sensor zu verwenden.It is also conceivable to use low-temperature superconductors to use based SQUIDs as sensors.
Das zu kühlende Objekt kann ferner eine Vielzahl von Sensoren aufweisen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn zwei verschiedenartige Sensoren verwendet werden, deren Energieauflösung in jeweils verschiedenen Energiebereichen unterschiedlich gut ist.The object to be cooled can also be a variety of Have sensors. This is advantageous, for example, if two different types of sensors are used, their Energy resolution in different energy areas is different.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages of the invention result from the following description more preferred Embodiments based on the drawing.
Es zeigen:
Im folgenden wird die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.The following is the cooling device according to the present Invention described.
Es sei dabei zunächst auf Figur 2 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt. Hier, wie in den folgenden Figuren, werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Reference is first made to FIG. 2, the one schematic representation of a first embodiment of a shows cooling device according to the invention. Here, like in the following figures, the same parts with the same reference numerals designated.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung dieser Ausführungsform, sowie der folgenden Ausführungsformen, ist vor_ teilhafterweise zur Verbesserung der Kühlleistung in einem Kühlbehälter bzw. einem Kryostaten (nicht dargestellt) angeordnet, wobei die in den Figuren dargestellten Temperaturniveaus Bereiche repräsentieren, die vorteilhafterweise von Wärme- bzw. Strahlungsschilden zur Wärmeisolierung umgeben sind.The cooling device according to the invention of this embodiment, as well as the following embodiments, partially to improve cooling performance in one Arranged cooling container or a cryostat (not shown), where the temperature levels shown in the figures Represent areas that are advantageous surrounded by heat or radiation shields for thermal insulation are.
Von oben nach unten betrachtet sind an einer Abdeckung
des Kryostaten, die aufgrund des thermischen Kontakts mit
dem äußeren des Kryostaten bzw. Kühlbereichs das 300 K-Temperaturniveau
(bzw. die in der Einleitung genannten Temperaturen
TA1, TV) repräsentiert, eine Anschlußeinrichtung
60 für elektrische Zuleitungen 62, sowie ein Warmkopf
(nicht gezeigt) eines ersten Pulsrohrs 20 und ein warmer
Endabschnitt 44 eines dazugehörigen ersten Regenerators 40
angeordnet. Am unteren Ende des Pulsrohrs ist ein Kaltkopf
24 vorgesehen, an dem Wärme von einem zu kühlenden Objekt,
in diesem Fall von einem Magnet 82, bei einer Temperatur
von etwa 77K (bzw. TE) aufgenommen wird. Ferner ist der
Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs 20 über eine Leitung 42
mit einem kalten Endabschnitt 46 des Regenerators 40 verbunden.
Weitere für den Betrieb eines Pulsröhrenkühlers
wichtige Komponenten, die zur Veranschaulichung der Erfindung
nicht notwendig sind, werden unten bei der allgemeinen
Beschreibung des Funktionsprinzips eines Pulsröhrenkühlers
dargestellt.Viewed from top to bottom, a
Es sei bemerkt, daß die angegebenen Temperaturniveaus nur zur Veranschaulichung dienen und entsprechend dem vorherrschenden Betriebszustand bzw. abhängig von der Umgebungstemperatur andere Werte aufweisen können.It should be noted that the specified temperature levels serve only for illustration and according to the prevailing Operating state or depending on the ambient temperature can have other values.
Erfindungsgemäß verlaufen die elektrischen Zuleitungen
62, die eine Verbindungseinrichtung zwischen der mit dem
Äußeren des Kühlbereichs in thermischen Kontakt stehenden
Anschlußeinrichtung 60 bzw. der Kryostatenabdeckung und dem
Magnet 82 bildet, teilweise bzw. über eine vorbestimmte
Strecke in thermischem Kontakt entlang des Pulsrohrs 20 in
Richtung vom Warmkopf (nicht dargestellt) zum Kaltkopf 24.
Dadurch werden die elektrischen Zuleitungen 62 schon vor
dem Kontakt mit dem Magnet 82 bzw. Kaltkopf 24 des ersten
Pulsrohrs 20 vorgekühlt, was zu einer geringeren Wärmelast
auf den Kaltkopf 24 führt.According to the invention, the electrical supply lines run
62, which is a connecting device between the
Exterior of the cooling area in thermal
In dieser, sowie in den folgenden Ausführungsformen
können die elektrischen Zuleitungen 62 aus supraleitenden
(supraleitend bedeutet hierbei sowohl hochtemperatur- sowie
tieftemperatursupraleitend) und/oder normalleitenden Drähten
bestehen, die vorteilhafterweise elektrisch isoliert
sind. Der thermische Kontakt der Zuleitungen 62 mit dem
Pulsrohr 20 (oder dem zweiten Pulsrohr 30, siehe Figur 5)
oder wie in der zweiten Ausführungsform mit dem Regenator
40 kann durch Aufkleben der Zuleitungen 62 an das Pulsrohr
20 bzw. den Regenerator 40 oder durch Wickeln der Zuleitungen
62 um diese Komponenten 20,40 erfolgen. Es ist ferner
möglich die Zuleitungen über eine bestimmte Strecke mit
Schellen oder dergleichen an den Komponenten 20,40 (oder
dem zweiten Pulsrohr 30) zu befestigen.In this as well as in the following embodiments
can the electrical leads 62 made of superconducting
(Superconducting here means both high temperature and
low temperature superconducting) and / or normal conducting wires
exist, which are advantageously electrically isolated
are. The thermal contact of the
Es sei nun auf Figur 3 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt.Reference is now made to FIG. 3, which is a schematic Representation of a second embodiment of the invention Cooling device shows.
Wie in der ersten Ausführungsform steht in der zweiten
Ausführungsform die Anschlußeinrichtung 60 für elektrische
Zuleitungen 62, sowie der Warmkopf (nicht dargestellt) des
ersten Pulsrohrs 20 und der warme Endabschnitt 44 des zugehörigen
ersten Regenerators 40 in thermischem Kontakt mit
dem 300 K-Temperaturniveau. Am unteren Ende des Pulsrohrs
20 ist wieder der Kaltkopf 24 vorgesehen, an dem eine Kühltemperatur
an dem Magnet 82 von etwa 77K bereitgestellt
wird. Ferner ist der Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs 20
über die Leitung 42 mit einem kalten Endabschnitt 46 des
Regenerators 40 verbunden. As in the first embodiment, the second
Embodiment the
Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform verlaufen hier
die elektrischen Zuleitungen 62 teilweise bzw. über eine
bestimmte Strecke in thermischem Kontakt entlang des Regenerators
40 in Richtung von dem warmen Endabschnitt 44 zu
dem kalten Endabschnitt 46, der über die Leitung 42 mit dem
Kaltkopf 24 in Verbindung steht. Aufgrund des Austauschs
eines Arbeitsgases zwischen dem Regenerator 40 und dem
Pulsrohr 20 (das allgemeine Funktionsprinzip des Pulsröhrenkühlers
wird unten näher erläutert) steht der Regenerator
40 auch in thermischen Kontakt mit dem Pulsrohr 20 und
weist wie dieses einen Temperaturgradienten vom warmen Endabschnitt
44 zum kalten Endabschnitt 46 auf. Somit wird
die Temperatur der an einer oder mehreren Stellen mit dem
Regenerator in thermischen Kontakt stehenden elektrischen
Zuleitungen 62 bei verschiedenen Temperaturniveaus
"abgefangen" bzw. (zum Zweck der Vorkühlung) angeglichen,
bevor diese den Magnet 82 erreichen, was wiederum zu einer
geringeren Wärmelast auf den Kaltkopf 24 führt.In contrast to the first embodiment run here
the electrical leads 62 partially or via a
certain distance in thermal contact along the
Es sei nun auf Figur 4 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt, wobei das Kennzeichen dieser Ausführungsform das zweistufige Pulsröhrenkühlersystem ist.Reference is now made to FIG. 4, which is a schematic Representation of a third embodiment of the invention Cooling device shows, the characteristic of this Embodiment is the two-stage pulse tube cooler system.
Ähnlich zu den beiden ersten Ausführungsformen steht in
der dritten Ausführungsform eine Anschlußeinrichtung 60 für
elektrische Zuleitungen 62, ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines ersten Pulsrohrs 20, ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines zweiten Pulsrohrs 30, sowie ein warmer Endabschnitt
54 eines zweiten Regenerators 50 in thermischem
Kontakt mit dem 300 K-Temperaturniveau (TA1, TA2, TV), beispielsweise
einer Kryostatenabdeckung. In dieser Darstellung
sind die beiden Regeneratoren 40 und 50 miteinander
verbunden, so daß der obere Regenerator 50 als warmer Regeneratorabschnitt
50 bzw. zur Kopplung an das 300K-Temperaturniveau
vom Regenerator 40 mit verwendet wird. Es
ist jedoch eine Anordnung mit zwei voneinander getrennten
Regeneratoren denkbar. Am unteren Ende des ersten Pulsrohrs
20 ist ein Kaltkopf 24 vorgesehen, an dem eine Kühltemperatur
an einem zu kühlenden Objekt, hier an einem Magnet 82,
von etwa 4K (TE) bereitgestellt wird. Am unteren Ende des
zweiten Pulsrohrs 30 ist ein Kaltkopf 34 vorgesehen, an dem
eine Kühltemperatur von etwa 77K (TZ) zum Vorkühlen des ersten
Pulsrohrs 20 bereitgestellt wird. Genauer gesagt, wird
die Temperatur von 77K einem den Kaltkopf 24 des ersten
Pulsrohrs und den Magnet 82 beinhaltenden Kühlbereich bereitgestellt,
der im Fall der Verwendung eines Kryostaten
von einem Wärmeschild zur thermischen Isolierung umgeben
ist. Ferner ist der Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs 20
über eine Leitung 42 mit einem kalten Endabschnitt 46 des
Regenerators 40 und ist der Kaltkopf 34 des zweiten Pulsrohrs
30 über eine Leitung 52 mit einem kalten Endabschnitt
56 des zweiten Regenerators 50 verbunden.Similar to the first two embodiments, in the third embodiment there is a
In der dritten Ausführungsform treffen elektrische Zuleitungen
62, die eine Verbindungseinrichtung zwischen der
mit dem Äußeren des Kühlbereichs in thermischen Kontakt
stehenden Anschlußeinrichtung 60 bzw. Kryostatenabdeckung
und dem Magnet 82 bildet, zunächst auf eine sich auf dem
77K-Temperaturniveau befindliche thermische Abfangeinrichtung
64, bei der die Temperatur der Zuleitungen 62 auf 77K
"abgefangen" bzw. (zum Zweck des Vorkühlens) angeglichen
wird. Von dort aus verlaufen die Zuleitungen 62 teilweise
bzw. über eine vorbestimmte Strecke in thermischem Kontakt
entlang des Pulsrohrs 20 in Richtung vom Warmkopf (nicht
dargestellt) zum Kaltkopf 24. Wie in der ersten Ausführungsform
werden dabei die elektrischen Zuleitungen 62
schon vor dem Kontakt mit dem Magnet 82 bzw. Kaltkopf 24
des ersten Pulsrohrs 20 vorgekühlt, was zu einer geringeren
Wärmelast auf den Kaltkopf 24 führt. In the third embodiment, electrical leads meet
62, which is a connecting device between the
in thermal contact with the exterior of the cooling area
standing
Es sei nun auf Figur 5 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt.Reference is now made to FIG. 5, which is a schematic Representation of a fourth embodiment of the invention Cooling device shows.
Wie bei der dritten Ausführungsform steht in der vierten
Ausführungsform eine Anschlußeinrichtung 60 für elektrische
Zuleitungen 62, ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines ersten Pulsrohrs 20, ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines zweiten Pulsrohrs 30, sowie ein warmer Endabschnitt
54 eines zweiten Regenerators 50 in thermischem Kontakt mit
dem 300 K-Temperaturniveau beispielsweise einer Kryostatenabdeckung.
Am unteren Ende des ersten Pulsrohrs 20 ist wiederum
ein Kaltkopf 24 vorgesehen, an dem eine Kühltemperatur
an einem zu kühlenden Objekt, hier an einem Magnet 82,
von etwa 4K bereitgestellt wird. Am unteren Ende des zweiten
Pulsrohrs 30 ist ein Kaltkopf 34 vorgesehen, an dem eine
Kühltemperatur von etwa 77K zum Vorkühlen des ersten
Pulsrohrs 20 bereitgestellt wird. Ferner ist der Kaltkopf
24 des ersten Pulsrohrs 20 über eine Leitung 42 mit einem
kalten Endabschnitt 46 des Regenerators 40 und ist der
Kaltkopf 34 des zweiten Pulsrohrs 30 über eine Leitung 52
mit einem kalten Endabschnitt 56 des zweiten Regenerators
50 verbunden.As in the third embodiment, the fourth
Embodiment a
In der vierten Ausführungsform werden die elektrischen
Zuleitungen 62 teilweise bzw. über eine vorbestimmte Strekke
in thermischem Kontakt entlang des zweiten Pulsrohrs 30
geführt, wo die Temperatur der Zuleitungen 62 schon auf die
Temperatur des zweiten Pulsrohrs 30 (zum Zweck des Vorkühlens)
angeglichen wird. Von dort aus verlaufen die Zuleitungen
62 teilweise bzw. über eine vorbestimmte Strecke in
thermischem Kontakt entlang des Pulsrohrs 20 in Richtung
vom Warmkopf (nicht dargestellt) zum Kaltkopf 24. Wie in
der ersten Ausführungsform werden dabei die elektrischen
Zuleitungen 62 schon vor dem Kontakt mit dem Magnet 82 bzw.
Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs 20 vorgekühlt, was zu einer
geringeren Wärmelast auf den Kaltkopf 24 führt.In the fourth embodiment, the
Es sei nun auf Figur 6 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt. Hier, wie in den folgenden Figuren, werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Reference is now made to FIG. 6, which is a schematic Representation of a fifth embodiment of an inventive Cooling device shows. Here, as in the following Figures, same parts with the same reference numerals designated.
Von oben nach unten betrachtet sind an einer Abdeckung
des Kryostaten, die aufgrund des thermischen Kontakts mit
dem Äußeren des Kryostaten bzw. Kühlbereichs das 300 K-Temperaturniveau
(bzw. die in der Einleitung genannten Temperaturen
TA1, TV) repräsentiert, eine Anschlußeinrichtung
60 für eine vertikale Halteeinrichtung 62 bzw. Stützeinrichtung
62 zum Halten bzw. Stützen eines zu kühlenden Objekts
82, sowie ein Warmkopf (nicht gezeigt) eines ersten
Pulsrohrs 20 und ein warmer Endabschnitt 44 eines dazugehörigen
ersten Regenerators 40 angeordnet. Zwischen der vertikalen
Halteanordnung 62 und dem ersten Pulsrohr 20 ist
eine vertikale Halteanordnung 63 vorgesehen, die einen
thermischen Kontakt zwischen den Komponenten 62 und 20 herstellt.
Am unteren Ende des Pulsrohrs ist ein Kaltkopf 24
vorgesehen, an dem Wärme von einem zu kühlenden Objekt, in
diesem Fall von einem Magnet 82, bei einer Temperatur von
etwa 77K (bzw. TE) aufgenommen wird. Ferner ist der Kaltkopf
24 des ersten Pulsrohrs 20 über eine Leitung 42 mit
einem kalten Endabschnitt 46 des Regenerators 40 verbunden.
Weitere für den Betrieb eines Pulsröhrenkühlers wichtige
Komponenten, die zur Veranschaulichung der Erfindung nicht
notwendig sind, werden unten bei der allgemeinen Beschreibung
des Funktionsprinzips eines Pulsröhrenkühlers dargestellt.Viewed from top to bottom, a
Es sei nochmals bemerkt, daß die angegebenen Temperaturniveaus nur zur Veranschaulichung dienen und entsprechend dem vorherrschenden Betriebszustand bzw. abhängig von der Umgebungstemperatur andere Werte aufweisen können.It should be noted again that the temperature levels given serve only for illustration and accordingly the prevailing operating state or depending on the ambient temperature may have different values.
Zur Verringerung der Wärmelast auf den Kaltkopf 24 ist
in dieser Ausführungsform die Halteeinrichtung 62,63 aus
zwei Teilen, nämlich dem eigentlichen Halteteil 62 und dem
Kontaktteil 63 zur Herstellung eines thermischen Kontakts
zwischen dem Halteteil 62 und dem Pulsrohr 20, ausgebildet.
Zur Wärmeisolation des zu -kühlenden Objekts 82 von dem
300K-Temperaturniveau besteht der Halteteil 62 vorteilhafterweise
aus einem schlecht wärmeleitendem Material, wie
beispielsweise Kunststoffen, insbesondere Glasfasern oder
Kevlarfäden. Für eine stabile Halterung von schweren zu
kühlenden Objekten können auch stangen- oder rohrförmige
Halteteile, insbesondere aus schlecht wärmeleitenden Materialien
verwendet werden. Zur thermischen Ankopplung an das
Pulsrohr 20 jedoch ist vorteilhafterweise für das Kontaktteil
63 ein thermisch gut leitendes Material, wie Metall,
in Form von Drähten, Stangen, Rohren, etc. zu verwenden.
Aufgrund dieser Halteanordnung wird die Halteeinrichtung
62,63 schon vor dem Kontakt mit dem Magnet 82 vorgekühlt,
was zu einer geringeren Wärmelast auf den Kaltkopf 24
führt.To reduce the thermal load on the
Der thermische Kontakt der Halte- bzw. Kontaktteile 62
und 63 untereinander bzw. mit dem Pulsrohr 20 oder wie in
der siebten Ausführungsform mit dem Regenerator 40 kann
durch Zusammenkleben der Halte- bzw. Kontaktteile 62 und 63
untereinander bzw. durch Aufkleben an das Pulsrohr 20 oder
den Regenerator 40, oder durch Wickeln der Kontaktteile 63
um die Komponenten 20,40 oder 62 erfolgen. Es ist ferner
möglich, Schellen oder dergleichen zur Befestigung zu verwenden.The thermal contact of the holding or
Es sei nun auf Figur 7 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt, wobei das Kennzeichen dieser Ausführungsform wiederum das zweistufige Pulsröhrenkühlersystem ist.Reference is now made to FIG. 7, which is a schematic Representation of a sixth embodiment of the invention Cooling device shows, the characteristic of this Embodiment again the two-stage pulse tube cooler system is.
Ähnlich zu der fünften Ausführungsform steht in der
sechsten Ausführungsform ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines ersten Pulsrohrs 20, ein Warmkopf (nicht dargestellt)
eines zweiten Pulsrohrs 30, sowie ein warmer Endabschnitt
54 eines zweiten Regenerators 50 in thermischem Kontakt mit
dem 300 K-Temperaturniveau (TA1, TA2, TV), beispielsweise einer
Kryostatenabdeckung. In dieser Darstellung sind die
beiden Regeneratoren 40 und 50 miteinander verbunden, so
daß der obere Regenerator 50 als warmer Regeneratorabschnitt
50 bzw. zur Kopplung an das 300K-Temperaturniveau
vom Regenerator 40 mit verwendet wird. Es ist jedoch eine
Anordnung mit zwei voneinander getrennten Regeneratoren
denkbar. Am unteren Ende des ersten Pulsrohrs 20 ist ein
Kaltkopf 24 vorgesehen, an dem eine Kühltemperatur an einem
zu kühlenden Objekt, hier an einem Magnet 82, von etwa 4K
(TE) bereitgestellt wird. Am unteren Ende des zweiten Pulsrohrs
30 ist ein Kaltkopf 34 vorgesehen, an dem eine Kühltemperatur
von etwa 77K (TZ) zum Vorkühlen des ersten Pulsrohrs
20 bereitgestellt wird. Genauer gesagt, wird die Temperatur
von 77K einem den Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs
und den Magnet 82 beinhaltenden Kühlbereich bereitgestellt,
der im Fall der Verwendung eines Kryostaten von einem Wärmeschild
zur thermischen Isolierung umgeben ist. Ferner ist
der Kaltkopf 24 des ersten Pulsrohrs 20 über eine Leitung
42 mit einem kalten Endabschnitt 46 des Regenerators 40 und
ist der Kaltkopf 34 des zweiten Pulsrohrs 30 über eine Leitung
52 mit einem kalten Endabschnitt 56 des zweiten Regenerators
50 verbunden.Similar to the fifth embodiment, in the sixth embodiment, a warm head (not shown) of a
Zum Halten bzw. Stützen des Magnets 82 ist eine Halteeinrichtung
62,63 vorgesehen, deren Halteteil 62 (vertikal)
den Magnet 82 über eine Anschlußeinrichtung 60 an dem Kaltkopf
34 bzw. an einem 77K-Wärmeschild eines Kryostaten
hält. Zur Herstellung eines thermischen Kontakts zwischen
dem Halteteil 62 und dem unteren Teil des Pulsrohrs 20 und
somit zum Vorkühlen der gesamten Halteeinrichtung 62,63
sind Kontaktteile 63 (horizontal) vorgesehen. Die Materialien
der einzelnen Halte- bzw. Kontaktteile sind entsprechend
der fünften Ausführungsform zu wählen. Somit wird
durch den thermischen Kontakt mit dem Pulsrohr 20 die Temperatur
von 77K der Halteeinrichtung 62,63 "abgefangen"
bzw. zu niederen Temperaturen im Bereich der Kaltkopftemperatur
angeglichen, was zu einer Verminderung der Wärmelast
auf den Kaltkopf führt.A holding device is used to hold or support the
Es sei nun auf Figur 8 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zeigt.Reference is now made to FIG. 8, which is a schematic Representation of a seventh embodiment of the invention Cooling device shows.
Das zweistufige Pulsröhrenkühlersystem weist im wesentlichen
den gleichen Aufbau wie das der sechsten Ausführungsform
auf. Der Unterschied in dieser Ausführungsform
besteht jedoch in dem Halten bzw. Stützen des Magnets 82.The two-stage pulse tube cooler system essentially has
the same structure as that of the sixth embodiment
on. The difference in this embodiment
however, consists of holding or supporting the
Zum Halten bzw. Stützen des Magnets 82 ist eine Halteeinrichtung
62,63 vorgesehen, deren Halteteil 62 (vertikal)
den Magnet 82 über eine Anschlußeinrichtung 60 an dem Kaltkopf
34 bzw. an einem 77K-Wärmeschild eines Kryostaten
hält. Im Gegensatz zur sechsten Ausführungsform wird hier
ein thermischer Kontakts zwischen dem Halteteil 62 und dem
Regenerator 40 zum Vorkühlen der gesamten Halteeinrichtung
62,63 durch Kontaktteile 63 (horizontal) vorgesehen. Die
Materialien der einzelnen Halte- bzw. Kontaktteile sind
entsprechend der fünften Ausführungsform zu wählen. Somit
wird durch den thermischen Kontakt mit dem Regenerator 40
die Temperatur von 77K der Halteeinrichtung 62,63
"abgefangen" bzw. zu niederen Temperaturen im Bereich der
Kaltkopftemperatur angeglichen, was zu einer Verminderung
der Wärmelast auf den Kaltkopf führt.A holding device is used to hold or support the
Im folgenden wird der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise eines in der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung zu verwendenden Pulsröhrenkühlers beschrieben. Dabei zeigt Figur 9 eine schematische Darstellung eines Pulsröhrenkühlers gemäß einer ersten Ausgestaltung. Hier, wie in den folgenden Figuren, werden wiederum gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The following is the general structure and mode of operation one in the cooling device according to the invention described pulse tube cooler to be used. It shows Figure 9 is a schematic representation of a pulse tube cooler according to a first embodiment. Here, like in the following figures, are again the same parts with the the same reference numerals.
Der Kühleffekt beim Pulsröhrenkühler beruht auf der periodischen
Druckänderung und Verschiebung ("Pulsieren") eines
Arbeitsgases in einem dünnwandigen Zylinder mit Wärmetauschern
an beiden Enden, dem sogenannten Pulsrohr 20. Das
Pulsrohr 20 ist mit dem Druckozillator 10 über einen Regenerator
40 verbunden. Der Regenerator 40 dient als Wärmezwischenspeicher,
der das vom Druckoszillator 10 einströmende
Gas vor Eintritt in das Pulsrohr 20 abkühlt und anschließend
das ausströmende Gas wieder auf Raumtemperatur
erwärmt. Für diesen Zweck ist er vorteilhafterweise mit einem
Material hoher Wärmekapazität gefüllt, das einen guten
Wärmeaustausch mit dem strömenden Gas bei gleichzeitig geringem
Durchflußwiderstand aufweist. Bei Temperaturen oberhalb
30 K verwendet man Stapel von feinmaschigern Edelstahl-
oder Bronzesieben als Regeneratorfüllung. Für tiefere
Temperaturen setzt man aus Gründen der hohen Wärmekapazität
Bleischrot und neuerdings auch magnetische Materialien,
z.B. Er-Ni-Legierungen, ein. Zur Erzeugung der Druckoszillation
wird, wie es in Figur 12 gezeigt ist, ein Kompressor
10 in Kombination mit einem nachgeschalteten Rotationsventil
15 verwendet, das periodisch die Hoch- und Niederdruckseite
des Kompressors mit dem Kühler verbindet. Alternativ
dazu kann die Druckoszillation direkt über die
Kolbenbewegung eines ventillosen Kompressors erzeugt werden.The cooling effect in the pulse tube cooler is based on the periodic
Pressure change and displacement ("pulsation") of a
Working gas in a thin-walled cylinder with heat exchangers
at both ends, the so-called
In der ersten Ausgestaltung des Pulsröhrenkühlers ist
das Pulsrohr am warmen Ende 22 geschlossen. Der Kühlprozeß
läuft qualitativ wie folgt ab: In der Kompressionsphase
strömt das im Regenerator 40 vorgekühlte Gas in das Pulsrohr
20 ein. Durch die Druckerhöhung wird das Gas im Pulsrohr
20 erwärmt und gleichzeitig zum warmen Wärmetauscher
22 bzw. Warmkopf 22 hin verschoben, wo ein Teil der Kompressionswärme
an die Umgebung abgeführt wird. Durch die
anschließende Expansion erfolgt eine Abkühlung des Gases im
Pulsrohr 20. Das Gas, welches das Pulsrohr 20 verläßt, ist
kälter als beim Eintritt und kann daher Wärme aus dem kalten
Wärmetauscher 24 bzw. Kaltkopf 24 und dem zu kühlenden
Objekt bzw. einer weiteren Kühleinrichtung, aufnehmen. Eine
genauere Analyse des Prozesses in dieser Ausführungsform
zeigt, daß für den Wärmetransport vom kalten 24 zum warmen
22 Ende ein Wärmeaustausch zwischen Gas und Rohrwandung erforderlich
ist ("Oberflächenwärmepumpen"). Da der Wärmekontakt
jedoch nur in einer dünnen Gasschicht an der Rohrwandung
erfolgt, ist dieser Kühlprozeß noch nicht optimiert.In the first embodiment of the pulse tube cooler
the pulse tube at the
Figur 10 zeigt nun eine schematische Darstellung eines
Pulsröhrenkühlers 20 gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
Hierbei ergibt sich eine wesentliche Steigerung der Effektivität
durch den Anschluß eines Ballastvolumens 70 über
einen Strömungswiderstand (Nadelventil) 26 am warmen Wärmetauscher
22. Zum einen strömt hier mehr Gas durch den warmen
Wärmetauscher 22, das dort dann Kompressionswärme abgeben
kann. Zum anderen leistet das Gas im Pulsrohr 20 Arbeit
beim Verschieben von Gas in das Ballastvolumen 70, wodurch
ein wesentlich höherer Kühleffekt erreicht wird.Figure 10 now shows a schematic representation of a
Pulse tube cooler 20 according to a second embodiment.
This results in a significant increase in effectiveness
by connecting a
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung eines
Pulsröhrenkühlers gemäß einer dritten Ausgestaltung, bei
der sich die Effektivität des Kühlers sich weiter steigern
läßt, indem der Anteil des Gasflusses, der zur Druckänderung
im warmen Teil des Pulsrohres 20 nötig ist, durch einen
zweiten Einlaß am warmen Ende geleitet wird. Da dieser
Gasfluß nicht mehr den Regenerator 40 passiert, werden die
Verluste im Regenerator 40 verringert. Außerdem stellt sich
bei einem zweitem Einlaß (mit einem Ventil 28) eine für die
Kühlung günstigere zeitliche Abfolge von Druck- und Flußvariation
ein.Figure 11 shows a schematic representation of a
Pulse tube cooler according to a third embodiment, at
which further increases the effectiveness of the cooler
lets by the proportion of gas flow that leads to pressure change
is necessary in the warm part of the
Figur 12 zeigt einen schematischen Gesamtaufbau eines
Pulsröhrenkühlers gemäß der dritten Ausgestaltung in einer
konkreteren Darstellung als in Figur 11. Dabei speist in
diesem System ein kommerzieller Helium-Kompressor 10 ein
motorgetriebenes Rotationsventil 15, das zur Steuerung das
Heliumgasstromes dient.Figure 12 shows a schematic overall structure of a
Pulse tube cooler according to the third embodiment in one
more concrete representation than in FIG. 11
a
Zur mechanischen Entkopplung und zur Reduzierung von
elektromagnetischen Störungen können der eigentliche Kühler
und das Rotationsventil über eine flexible Kunststoffleitung
12 miteinander verbunden.For mechanical decoupling and for reducing
Electromagnetic interference can be the real cooler
and the rotary valve via a
Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung eines
zweistufiges Pulsröhrenkühlersystem mit den wichtigstem
Komponenten, wie es beispielsweise für die dritte bzw.
vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung
verwendbar ist. Zur Erzeugung von Druckoszillationen
ist ein Kompressor 10 an ein Rotationsventil 15 gekoppelt.
Eine Leitung 12 verbindet das Rotationsventil 15 mit dem
Pulsröhrenkühlersystem. Dieses weist einen Regenerator 40
der ersten Stufe und einen Regenerator 50 der zweiten Stufe
auf, wobei zwischen diesen ein Flußausrichter ("flow
straightener") 55 angeordnet ist. Es ist auch denkbar, eine
andere Regeneratoranordnung zu wählen, bei der beispielsweise
zwei getrennte Regeneratoren verwendet werden. Ferner
weist das Pulsröhrenkühlersystem ein erstes Pulsrohr 20 mit
einem warmen Wärmetauscher 22 und einem kalten Wärmetauscher
bzw. Kaltkopf 24 und ein zweites Pulsrohr 30 mit einem
warmen Wärmetauscher 32 und einem kalten Wärmetauscher
bzw. Kaltkopf 34 auf. Die jeweiligen warmen Wärmetauscher
22 und 32 sind über Drosselventile, beispielsweise in der
Form von Nadelventilen 26 und 36, mit einem gemeinsamen
Ballastbehälter bzw. Ballastvolumen 70 verbunden. Es ist
ferner denkbar, daß anstelle des gemeinsamen Ballastvolumens
zwei getrennte Ballastvolumina verwendet werden. Außerdem
sind an den jeweiligen warmen Wärmetauschern 22 und
32 Ventile 38 und 28 für einen zweiten Einlaß vorgesehen.
Der Kaltkopf 24 des zweiten Pulsrohrs 30 kühlt dabei einen
von einem Wärme- bzw. Strahlungsschild 92 umgebenen Bereich
bis auf ungefähr maximal 50 K vor, während am Kaltkopf 24
des ersten Pulsrohrs 20 eine Temperatur von ungefähr 2,2
bis 4,2 K bereitgestellt wird (vgl. dazu C. Wang et al.:"A
two-stage pulse tube cooler operating below 4 K", Cryogenics
1997, Volume 37, Nr. 3).Figure 13 shows a schematic representation of a
two-stage pulse tube cooler system with the most important
Components, such as for the third or
fourth embodiment of the cooling device according to the invention
is usable. To generate pressure oscillations
a
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung, die Pulsröhrenkühler aufweist, ist aufgrund der fehlenden beweglichen Teile sehr vibrationsarm und deshalb auch besonders gut für die Kühlung von empfindlichen Sensoren wie SQUIDs geeignet. The cooling device according to the invention, the pulse tube cooler has due to the lack of moving Parts with very little vibration and therefore particularly good for suitable for cooling sensitive sensors such as SQUIDs.
Offenbart ist eine Kühlvorrichtung, die folgende Komponenten
umfaßt: einen ersten Pulsröhrenkühler mit einem ersten
Pulsrohr 20, das einen Warmkopf mit einer ersten Temperatur
TA1 und einen Kaltkopf 24 mit einer bezüglich der
ersten Temperatur tieferen zweiten Temperatur TE aufweist,
und einem ersten Regenerator 40, der einen warmen Endabschnitt
44 und einen kalten Endabschnitt 46, welcher mit
dem Kaltkopf des ersten Pulsrohrs verbunden ist, aufweist;
ein zu kühlendes Objekt 82, das an den Kaltkopf des ersten
Pulsröhrenkühlers thermisch gekoppelt ist; und eine Verbindungseinrichtung
62 zum mechanischen oder elektrischen Verbinden
des zu kühlenden Objekts mit einem Bereich 60, der
eine bezüglich der zweiten Temperatur TE höhere Temperatur
TV aufweist. Der Bereich 60, der allgemein ein Gebiet oder
eine Einrichtung mit einer höheren Temperatur als TE bezeichnet,
kann dabei von einer Anschlußeinrichtung 60 für
die Verbindungseinrichtung gebildet werden oder mit dieser
in thermischem Kontakt stehen. Die Anschlußeinrichtung kann
ferner ein mechanisches Befestigungsmittel, wie beispielsweise
ein Klebemittel oder eine Verschraubung, oder auch
einen elektrischen Anschluß aufweisen. Erfindungsgemäß verläuft
die Verbindungseinrichtung zumindest teilweise in
thermischem Kontakt entlang des ersten Pulsrohrs vom Warmkopf
zum Kaltkopf und/oder teilweise in thermischem Kontakt
entlang des ersten Regenerators vom warmen Endabschnitt zum
kalten Endabschnitt. Dadurch wird die Verbindungseinrichtung
schon vor dem Kontakt mit dem zu kühlenden Objekt bzw.
Kaltkopf des ersten Pulsrohrs 20 vorgekühlt, was zu einer
geringeren Wärmelast auf den Kaltkopf 24 führt. A cooling device is disclosed which comprises the following components: a first pulse tube cooler with a
- 1010th
- Kompressorcompressor
- 1212th
- Leitung vom Kompressor wegLine away from the compressor
- 1515
- RotationsventilRotary valve
- 2020th
- Pulsrohr, erstes PulsrohrPulse tube, first pulse tube
- 2222
- warmer Wärmetauscher von 20warm heat exchanger from 20
- 2424th
- kalter Wärmetauscher, Kaltkopf von 20cold heat exchanger, cold head of 20
- 2626
- Strömungswiderstand, Nadelventil zu 70Flow resistance, needle valve to 70
- 2828
- Ventil des zweiten EinlassesSecond inlet valve
- 3030th
- zweites Pulsrohrsecond pulse tube
- 3232
- warmer Wärmetauscher von 30warm heat exchanger from 30
- 3434
- kalter Wärmetauscher, Kaltkopf von 30cold heat exchanger, cold head of 30
- 3636
- Strömungswiderstand, Nadelventil zu 70Flow resistance, needle valve to 70
- 3838
- Ventil des zweiten EinlassesSecond inlet valve
- 4040
- Regenerator, Regenerator der ersten StufeRegenerator, first stage regenerator
- 4242
- Leitung von 46 zu 24Line from 46 to 24
- 4444
- warmer Endabschnitt von 40warm end section of 40
- 4646
- kalter Endabschnitt von 40cold end section of 40
- 5050
- Regenerator der zweiten StufeSecond stage regenerator
- 5252
- Leitung von 56 zu 34Leading from 56 to 34
- 5454
- warmer Endabschnitt von 50warm end section of 50
- 5555
- Flußausrichter zwischen 40 und 50Flow aligners between 40 and 50
- 5656
- kalter Endabschnitt von 50cold end section of 50
- 6060
- Anschlußeinrichtung, BereichConnection facility, area
- 6262
- Verbindungseinrichtung (elektr.,mechanisch), HalteteilConnecting device (electrical, mechanical), Holding part
- 6363
- KontaktteilContact part
- 6464
- thermische Abfangeinrichtungthermal interception device
- 7070
- BallastvolumenBallast volume
- 8282
- Magnet, zu kühlendes ObjektMagnet, object to be cooled
Claims (17)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP99112174A EP1063482A1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Refrigeration device |
AU56850/00A AU5685000A (en) | 1999-06-24 | 2000-06-23 | Cooling device |
PCT/EP2000/005812 WO2001001048A1 (en) | 1999-06-24 | 2000-06-23 | Cooling device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP99112174A EP1063482A1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Refrigeration device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1063482A1 true EP1063482A1 (en) | 2000-12-27 |
Family
ID=8238415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP99112174A Withdrawn EP1063482A1 (en) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Refrigeration device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1063482A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1422485A2 (en) * | 2002-11-22 | 2004-05-26 | Praxair Technology, Inc. | Multistage pulse tube refrigeration system for high temperature superconductivity |
GB2435318A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-22 | Siemens Magnet Technology Ltd | Current leads for cryogenically cooled equipment |
EP3109575A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-28 | ID Quantique | Apparatus and method for cryocooled devices thermalization with rf electrical signals |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5335505A (en) * | 1992-05-25 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse tube refrigerator |
US5647219A (en) * | 1996-06-24 | 1997-07-15 | Hughes Electronics | Cooling system using a pulse-tube expander |
EP0789368A1 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting installation with a superconducting device to be cooled indirectly and with a current supply system |
US5686876A (en) * | 1993-11-22 | 1997-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnet apparatus |
US5711157A (en) * | 1995-05-16 | 1998-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling system having a plurality of cooling stages in which refrigerant-filled chamber type refrigerators are used |
US5742217A (en) * | 1995-12-27 | 1998-04-21 | American Superconductor Corporation | High temperature superconductor lead assembly |
DE19704485A1 (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-20 | Siemens Ag | Power supply device for a cooled electrical device |
-
1999
- 1999-06-24 EP EP99112174A patent/EP1063482A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5335505A (en) * | 1992-05-25 | 1994-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse tube refrigerator |
US5686876A (en) * | 1993-11-22 | 1997-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting magnet apparatus |
US5711157A (en) * | 1995-05-16 | 1998-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling system having a plurality of cooling stages in which refrigerant-filled chamber type refrigerators are used |
US5742217A (en) * | 1995-12-27 | 1998-04-21 | American Superconductor Corporation | High temperature superconductor lead assembly |
EP0789368A1 (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting installation with a superconducting device to be cooled indirectly and with a current supply system |
US5647219A (en) * | 1996-06-24 | 1997-07-15 | Hughes Electronics | Cooling system using a pulse-tube expander |
DE19704485A1 (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-20 | Siemens Ag | Power supply device for a cooled electrical device |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
"Info-Phys-Tech", VDI TECHNOLOGIEZENTRUM, PHYSIKALISCHE TECHNOLOGIEN, no. 6, - 1 January 1996 (1996-01-01) |
C. WANG ET AL., CRYOGEN FREE OPERATION OF A NIOBIUM-TIN MAGNET USING A TWO-STAGE PULSE TUBE COOLER, - 1 January 1998 (1998-01-01), PALM DESERT, KONFERENZ APPLIED SUPERCONDUCTIVITY |
G. THUMMES: "Small scale he liquefaction using a two stage 4k pulse tube cooler", CRYOGENICS 1998, vol. 00, no. 0, - 1 January 1998 (1998-01-01) |
PFOTENHAUER J M ET AL: "MULTIPLE COLD FINGER CRYOCOOLER WITH VOLTAGE ISOLATION", ADVANCES IN CRYOGENIC ENGINEERING,US,NEW YORK, PLENUM, vol. 41, pages 1443-1447, XP000637591, ISBN: 0-306-45300-2 * |
YOICHI MATSUBARA ET AL: "MULTI-STAGED PULSE TUBE REFRIGERATOR FOR SUPERCONDUCTING MAGNET APPLICATIONS", CRYOGENICS,GB,IPC SCIENCE AND TECHNOLOGY PRESS LTD. GUILDFORD, vol. 34, no. ICEC-SUPPL, pages 155-158, XP000511555, ISSN: 0011-2275 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1422485A2 (en) * | 2002-11-22 | 2004-05-26 | Praxair Technology, Inc. | Multistage pulse tube refrigeration system for high temperature superconductivity |
EP1422485A3 (en) * | 2002-11-22 | 2009-02-25 | Praxair Technology, Inc. | Multistage pulse tube refrigeration system for high temperature superconductivity |
GB2435318A (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-22 | Siemens Magnet Technology Ltd | Current leads for cryogenically cooled equipment |
GB2436233A (en) * | 2006-02-17 | 2007-09-19 | Siemens Magnet Technology Ltd | Current leads for cryogenically cooled equipment |
GB2436233B (en) * | 2006-02-17 | 2008-03-19 | Siemens Magnet Technology Ltd | Current leads for cryogenically cooled equipment |
GB2435318B (en) * | 2006-02-17 | 2008-06-18 | Siemens Magnet Technology Ltd | Cryostats including current leads for electrically powered equipment |
EP3109575A1 (en) * | 2015-06-23 | 2016-12-28 | ID Quantique | Apparatus and method for cryocooled devices thermalization with rf electrical signals |
US10145513B2 (en) | 2015-06-23 | 2018-12-04 | Id Quantique Sa | Apparatus and method for cryocooled devices thermalization with RF electrical signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1014056A2 (en) | Sensing device | |
DE102004053972B3 (en) | NMR spectrometer with common refrigerator for cooling NMR probe head and cryostat | |
DE102004061869B4 (en) | Device for superconductivity and magnetic resonance device | |
DE3427601C2 (en) | ||
DE69838866T2 (en) | Improvements in or related to cryostat systems | |
EP1504458B1 (en) | Superconductor technology-related device comprising a superconducting magnet and a cooling unit | |
EP1628109B1 (en) | Cryostat arrangement | |
EP3285032B1 (en) | Cryostat arrangement and method of operation thereof | |
DE112011100875T5 (en) | Method and apparatus for controlling the temperature in a cryostat cooled to cryogenic temperatures using stagnant and moving gas | |
EP3230666B1 (en) | Cryostat having a first and a second helium tank, which are separated from one another in a liquid-tight manner at least in a lower part | |
EP3282270B1 (en) | Nmr apparatus with superconducting magnet assembly and cooled sample head components | |
DE10057664A1 (en) | Superconducting device with a cold head of a refrigeration unit thermally coupled to a rotating, superconducting winding | |
DE3642683C2 (en) | ||
Cheggour et al. | A probe for investigating the effects of temperature, strain, and magnetic field on transport critical currents in superconducting wires and tapes | |
EP1617157A2 (en) | Cryostatic device with cryocooler and gas slit heat exchanger | |
EP0958585B1 (en) | Current supply device for a cooled electrical device | |
DE1903643B2 (en) | Method for cooling a load consisting of a partially stabilized superconducting magnet | |
DE4325727C2 (en) | Superconducting magnet with a cooling device | |
EP0463481A1 (en) | Cooling arrangement for a squid measurement device | |
DE102006059139A1 (en) | Refrigeration system with a hot and a cold connection element and a heat pipe connected to the connecting elements | |
EP3611528A1 (en) | Cryostat arrangement with superconducting magnetic coil system with thermal anchoring of the fixing structure | |
DE19954077C1 (en) | Low temperature cooling device for superconductivity or semiconductor elements or sensors, has two pulse tube coolers providing different temperatures and regenerator | |
DE2163270C2 (en) | Power supply for electrical equipment with conductors cooled to low temperatures | |
EP1063482A1 (en) | Refrigeration device | |
DE10339048A1 (en) | Cryogenic cooling system for superconductors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
AKX | Designation fees paid | ||
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20010628 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: 8566 |