TWI394924B - 低溫真空斷路熱偶合器 - Google Patents

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TWI394924B
TWI394924B TW096134251A TW96134251A TWI394924B TW I394924 B TWI394924 B TW I394924B TW 096134251 A TW096134251 A TW 096134251A TW 96134251 A TW96134251 A TW 96134251A TW I394924 B TWI394924 B TW I394924B
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Alexey L Radovinsky
Alexander Zhukovsky
Valery Fishman
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Massachusetts Inst Technology
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    • 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
    • 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
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    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
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    • 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

Description

低溫真空斷路熱偶合器
在此主張於西元2006年10月10日申請，名稱為「低溫真空斷路氣動熱耦合器」之美國暫時申請案第60/850,565號之利益，且該全部文件係併入本文作為參考。
在過去20年以來，對於某些應用來說，低溫冷卻器之發展係將技術帶至缺少液體冷凍劑之磁性冷卻(magnet cooling)較使用液態氦氣之磁性冷卻而言為一較具吸引力選項之狀態。此外，對於成本及方便性而言，缺少液態氦氣就安全性觀點而言係較具吸引力，由於可避免快速加壓該冷卻劑以及可能釋放該氦氣至該裝置周遭環境之議題。無液體冷凍劑磁鐵需較小之外部次系統、較少檢修，因此亦較具可攜性。
對於在外太空以及在地面上之應用而言，已實現許多從磁鐵至偵側器之無冷凍劑技術應用。
目前之無液體低溫冷卻器技術非常可靠，就目前之Gifford－McMahon低溫冷卻器而言，其平均故障間隔時間大約為10000小時，而於波動管(pulse tube)之低溫冷卻器而言則為20000小時。雖然對於短期應用來說是適當的，但對於長期應用而言則需要能夠替換該單元以用於維修。
用於已冷卻物品及低溫冷凍器之冷頭部之通常熱隔離係包含冷表面之真空隔離。在耦合器中可使用Apiezon N油脂以用於在真空低溫下之較佳熱接觸與提升之熱傳導性。在可拆卸(需要分離)之耦合器中，係使用銦襯墊以用於相同目的。在該耦合器中，以該銦以塑性方式流動之壓力壓縮在該耦合器中之銦襯墊係提供在該連接耦合器(藉由可靠之可拆卸接頭)中之良好熱接觸。
對於一些長期應用來說，需要在不中斷在該冷物品周圍之低溫恆溫真空下，並且有時甚至須在不準備該裝置下，替換該低溫冷卻器之頭部。在不準備該已冷卻裝置下，移除該低溫冷卻器頭部之需要，係要求該熱量管理系統以及圍繞該已冷卻磁鐵之真空之特徵。本發明之目的係為一種機械與熱耦合器以及一種提供一低溫冷卻器之一種快速熱力與機械連接與分離之方法，而該方法在替換一低溫冷卻器時，不需要準備該已冷卻裝置，並且該低溫冷卻器則可在不影響該已冷卻物品真空下，快速地運轉，且無任何作用力施加至該要被冷卻物品下實施該已冷卻物品真空；而該要被冷卻物品通常是敏感的。同樣重要的是，如果可能的話，在不施加任何作用力至任何：該冷卻裝置本身、該冷卻裝置真空之壁部或該已冷卻物品真空之壁部下，提供低溫冷卻器之此種快速之熱力與機械連接與分離。為了較佳熱耦合，該耦合器亦應藉由可拆卸熱力接頭之該耦合器，而在該低溫冷卻器冷頭部與該已冷卻物品之熱量工作站間提供可靠與可控制之接觸壓力。
下文於申請專利範圍之前係提供更加詳細之部分概述。在此係描述之耦合器系統係提供一種低溫冷卻器頭部之快速之熱與機械式連接與分離。係使用二個真空。在低溫冷卻器環境中所使用之真空係不同於在該已冷卻物品之真空(低溫恆溫器真空)。機械式裝置係施加所需作用力以維持在分離元件間之良好接觸，以有效地在真空中傳送熱負載。對於一種二階級冷卻裝置而言，致動器係創造在低溫冷卻器階級與該已冷卻物品之個別熱量工作站間之接合部上之可調整作用力。在該等接合部上之作用力係藉由與壁部串聯之致動器而反應，該等壁部係分離該低溫冷卻器與該低溫恆溫器真空。
此外，可方便地提供用於建立橫越於該真空中之該可拆卸熱接頭之接合部之良好熱接觸所需之壓力，而該真空係藉由不會將負載傳送至要被冷卻物品之裝置所建立。可結合該設計成具有用於在橫越該接合部之良好熱傳送之可壓縮襯墊之表面，如此可使得破壞該可拆卸熱接頭是因難的。所揭示之裝置係提供分隔在該接合部中之不同元件所需之作用力。
圖1A與圖1B顯示一種耦合器系統，其中，具有用於一已冷卻物品與該低溫冷卻器之二個分離真空，以及用於該已冷卻物品(冷之熱量路徑)與中間溫度熱量路徑(用於輻射罩、電流引導(current leads)與其他)之二個熱量路徑。
圖1A係為一穿過本發明裝置之實例之剖面圖，其顯示該冷卻裝置接合。圖1B係為穿過該裝置之剖面圖，其顯示該冷卻裝置分離。圖1A顯示該低溫冷卻器接合至該中間溫度與冷熱量工作站。圖1B顯示該低溫冷卻器從該中間溫度與冷熱量工作站分離。(在工業中，一般來說，該較溫暖溫度工作站係指該中間熱量工作站(介於冷溫度與室溫中間))。如在此與申請專利範圍中所使用般，可使用該字詞「第一」或「中間」以識別一熱量工作站(一般來說，不是最冷之工作站)。在申請專利範圍之中，一般來說，係使用第一，而在本說明書中，一般來說則使用中間。該字詞「工作站」通常係指一種元件，而該元件係永久以熱方式與該冷物品或其輻射罩連接。以下，該字詞「階級」通常係指冷卻裝置之一元件。
要被冷卻之物品與其周圍之低溫恆溫器係未顯示於圖1A或1B，這是因為若將其顯示於圖1A或圖1B及顯示其大小是不便的。通常，要被冷卻物品在質量與尺寸上係顯著地大於該低溫冷卻器。舉例來說，低溫冷卻器之質量可以是10kg，以冷卻大約1000kg之磁鐵。該相對物理尺寸亦可以相似方式進行估算。
該已冷卻物品外部真空邊界(介於該外部環境與該已冷卻物品真空之間)係包括低溫恆溫器真空壁部28，風箱32以及室溫凸緣23，而其他元件則未顯示。介於該冷卻裝置真空與該已冷卻物品真空(由該低溫冷卻器套筒所建立)之間係具有一內部邊界，而該內部邊界係包含該冷工作站30、冷至中間溫度支撐管件12、中間溫度凸緣14以及連接至室溫凸緣23之中間至室溫支撐管件24。
藉由該冷卻裝置本身，於其內側，係界定該冷卻裝置真空，而該冷卻裝置真空係具有第一階級4與第二階級6，而在其外側上一些元件在某種程度上係界定該冷物品真空，該等元件係包括：冷工作站30、冷至中間支撐管件12、中間溫度凸緣14、中間至室溫支撐管件24、室溫凸緣23以及彈性風箱44、端部真空凸緣46與低溫冷卻器頭部凸緣2。
係有二個熱量路徑。該冷熱量路徑係包括通過該冷工作站30與冷熱量錨狀物10之低溫冷卻器第二階級6。該冷熱量錨狀物10係與該已冷卻物品(未顯示)具有良好熱接觸。如下文所說明般，該已冷卻物品所憑藉以熱力方式與機械方式連接至該冷錨狀物之裝置係不重要，除了由於藉由該冷卻裝置而建立進入熱量路徑之熱耦合而不會導致任何作用力施加至要被冷卻之物品上之連接方式以外。一般來說，該冷工作站30與該冷錨狀物10係實質上以永久方式藉由例如是螺栓或任何其他合適之機構而彼此固定以建立一永久之熱連接。因此，其可一起考量成為一個冷單元60。事實上，與其使用一冷錨狀物10與一冷工作站30之二個分離元件，倒不如可在某些情況下使用一單一統一冷單元60。在本說明書與所附屬之申請專利範圍中所使用之該字詞「冷單元」係指結合在一起之一冷錨狀物10與一冷工作站30之二個分離元件，或是一個執行其功能之單一統一元件。
為了增加熱傳導性，可在該熱接頭中之表面之間放置一個柔軟層。舉例來說，可在耦合器中使用Apiezon N油脂以用於在該冷工作站30與冷熱量錨狀物10之間之較佳接觸，而在該低溫冷卻器移除/安裝期間，則不會妨礙該油脂。銦襯墊48係連接至與該冷工作站30接觸之該低溫冷卻器冷階級6之表面(參見圖4A與4B)。該冷熱量迴路係為收回該低溫冷卻器以及開啟介於該低溫冷卻器第二階級6與該冷工作站30間之間隔36所中斷。在分離與移除期間，銦襯墊48係保持連接至低溫冷卻器第二階級6。(一般來說，在工業上對於二階級低溫冷卻器而言，該較溫暖溫度係指第一階級，而該第一階級係用於冷卻該中間溫度熱量工作站(介於冷與室溫中間))。第二階級係指該低溫冷卻器之最冷溫度階級，而用於冷卻該已冷卻物品。
該中間溫度熱量路徑係包含該低溫冷卻器第一階級4、低溫冷卻器第一階級翼部16、該中間溫度工作站18，彈性熱量錨狀物26、中間溫度凸緣14以及該中間溫度彈性熱量錨狀物8，而該熱量錨狀物係與該中間溫度熱罩具有良好熱接觸。該中間溫度熱罩係圍繞該已冷卻物品與用於攔截至該冷物品與該電流引導、冷質量支撐件之熱量，以及介於該已冷卻物品與室溫之間溫度之其他熱量來源。該中間溫度熱量路徑係在該低溫冷卻器收回，而開啟在該中間溫度工作站18與該低溫冷卻器第一階級翼部16間之中間溫度熱量路徑中之間隔38時中斷。該銦襯墊54係連接至該低溫冷卻器第一階級翼部16，並在該低溫冷卻器收回期間與該低溫冷卻器一起被移除。
一致動器係包含一可變形元件20(例如：風箱)，而在該可變形元件係藉由氣動致動加壓管40(參見圖2)而充滿有在操作溫度中不會液化或固化之氣體(例如：氦氣)。當未加壓該致動器時，其呈現一未耦合位置，而該位置係對應至該冷卻裝置以機械及熱力方式從該中間與冷溫度工作站分離之階級，因此，對應要被冷卻之物品。當供給動力予該致動器以藉由加壓而膨脹時，該風箱係膨脹，並且相等且相對作用力係施加至該中間溫度工作站18與氣動致動器支撐件22。
收回致動器34係顯示成一線性運動致動器，而其可在如該低溫冷卻器之主軸C之相同方向中位移。其可藉由彈性收回致動風箱58而進入該低溫冷卻器空間真空；該彈性收回致動風箱係允許該收回致動器34之軸向位移，以用於在不中斷真空下進行低溫冷卻器之分離。該收回限制器52係為固定且於該低溫冷卻器收回期間接觸該低溫冷卻器第一階級翼部16，以提供開啟在中間溫度熱量路徑中之間隔38與在該冷路徑中之間隔36所需之作用力。
一氣動風箱20係在一端部處藉由另一面向該中間溫度工作站18之端部而連接至該氣動致動器支撐件22(參見圖2)。該收回限制器52係放置在該致動器風箱之間並在該氣動致動器支撐件22與中間溫度工作站18之翼部下方。
本發明之一目的為提供用於將具有二階級之低溫冷卻器連接至一中間溫度工作站與一已冷卻物品之冷工作站，如此，則能在由於與該冷卻裝置進行熱耦合或分離而可在不施加任何作用力至要被冷卻物品下達成一快速連接與分離。在不需要中斷該已冷卻物品真空或不準備該熱輻射罩、電流引導及該已冷卻物品下，對於低溫冷卻器頭部替換、固定維修以及未事先安排之維修而言係需要這個操作。該已冷卻物品可以是一超導磁鐵、一偵測器、一馬達或其他已冷卻裝置，而該中間熱量工作站可以是以熱力方式連接至電流引導、及/或至一熱輻射罩、及/或至該已冷卻物品之機械支撐件並且可最小化該已冷卻物品之熱負或。
在一示例且未限制之有用實例中，該中間溫度係介於25K與90K之間，而該已冷卻物品可以從2K一直到30K。對於具有低溫超導磁鐵之應用而言，該中間溫度可以大約是40－70K，而該已冷卻物品(超導磁鐵)之溫度係從3K至12K
下文係描述一接合順序(參見圖1A與1B)。一開始，該收回致動器34係重新設定以允許藉由氣動致動器風箱20之接合。在放置該低溫冷卻器而使得該低溫冷卻器第一階級翼部16通過在氣體致動器支撐件22中之狹縫及中間溫度工作站18之後，係旋轉該低溫冷卻器，直到該低溫冷卻器第一階級之翼部16直接放置在該中間溫度工作站18與該收回環56之間為止。密封該低溫冷卻器頭部2之真空凸緣46以密封該低溫冷卻器真空(如上述般界定)。抽空該低溫冷卻器真空空間。
在這個時刻，該致動器係在一未耦合位置。接著藉由將氣體進給通過該氣動致動器加壓管42而增加在該氣動致動器風箱20中之氦氣壓力以實施接合，並且該氣動致動器風箱20係膨脹至一耦合位置，而施加一作用力至中間溫度工作站18以及一相等且相對作用力至該氣動致動器支撐件22。該中間溫度工作站係移動(這是由於具有凸緣14之彈性連接26緣故)而關閉在該中間溫度路徑中之間隔38。在該中間工作站18上之作用力係傳送至該連接至該低溫冷卻器之第一階級4之翼部16，並藉由其剛性主體而傳送至該冷、第二階級6，而推動其朝向該冷工作站30(至右邊，如所示般)，而關閉該間隔36。在該氣動致動器支撐件22上該平衡作用力(朝向左邊，如所示般)係通過該剛性連接中間而傳送至室溫支撐管件24、中間溫度凸緣14、冷至中間支撐管件12以及冷工作站30。一旦關閉該間隔36與38，在中間溫度工作站18與該冷工作站30之間藉由在先前該間隔36與38之接合部處之壓力係擠壓該低溫冷卻器4、6階級；而該壓力係隨著在該致動器20中之壓力增加而增加。
一旦該致動器在該耦合位置且關閉該間隔，則該致動器持續於該等接觸元件上施加增加之作用力，而該增加作用力係沿著該低溫冷卻器冷頭部6、介於二個階級之間之低溫冷卻器主體、以及第一階級頭部4而作用，而建立在該熱量路徑中之良好熱耦合。
當對著該冷物品之熱量工作站及其輻射罩而壓縮該低溫冷卻器時，並無作用力傳送或施加至該冷物品(且其輻射罩)。如果該低溫冷卻器之第二階級之第一端部6＊ 之熱傳送表面16＊ 面向相對方向時，則可達成此狀態。此可藉由具有翼部16之低溫冷卻器之第一階級4而促進，而該翼部係穿過在該中間溫度工作站18之個別開口。
在起始安裝與替換期間，當已允許該冷物品準備時，該低溫冷卻器係在接合該中間溫度熱量路徑及該冷熱量路徑與供給該致動器能量之後開啟。
在該冷物品維持在冷溫度之情況，至少有二個啟動該低溫冷卻器之選項。一個方法是在致動(加壓)該氣動致動器風箱20以及將低溫冷卻器連接至該中間溫度與該冷溫度熱量路徑前，開啟該低溫冷卻器與允許進行局部冷卻。此外，在另一個方式下，可致動該氣動致動器風箱20，以建立介於該溫暖低溫冷卻器與該較冷中間溫度工作站18與該冷工作站30間之接觸。在關閉該間隔與重新建立該中間溫度與冷熱量迴路之後，開啟該低溫冷卻器。
相同但相對指向之作用力係作用在該冷工作站30表面及該中間溫度工作站18之表面上，而橫越該等表面可建立該冷熱量路徑及中間溫度熱量路徑。可選擇在該中間溫度工作站18與該冷工作站30之該接觸區域，如此可在二個階級處施加適當之接觸壓力，以用於適當之熱傳送。一柔較材料，舉例來說：於圖2中在中間溫度熱量路徑之銦襯墊54，以及在該冷溫度熱量路徑之銦襯墊48(參見圖4A與4B)，係放置在該中間溫度與冷熱量路徑之接合表面間以最大化在真空中之熱傳導性。
橫越該中間溫度與冷熱量迴路之可拆卸接頭之接觸壓力可藉由改變在該氣動致動器20中之氣體壓力而調整。在該風箱中之一有利氣體為氦氣。氣動致動器提供一個相較於一些其他致動器(像是：機械式彈簧致動器)之顯著優點，這是由於甚至在低溫冷卻器之整個操作時期期間之一非常大範圍之溫度變異下，氣動致動器可以提供準確壓力，因此，可提供在該熱耦合中之壓力控制。
該中間至室溫支撐管件24之其中一個端部係於室溫中，而在該室溫凸緣23之側邊與其他端部上則與該中間溫度凸緣14進行接觸。同樣地，該冷至中間溫度支撐管件12係在一端部上與中間溫度凸緣14進行接觸，而在另一端部上與該冷工作站30進行接觸。為了預防過度熱負載，該管件係由薄鋼所製成，並且夠厚以支撐該負載，但又夠薄以維持在該等端部間之低熱傳導性。為了增加該沿著該等管件之該溫暖－冷熱通道之長度，與降低沿著該管件之熱傳導，該等管件可製成銲接至不銹鋼間隔環11、13、21與25之多重管件之一凹角(reentrant)組件，如於圖示所示般。
當加壓氣動致動器20時，在該第一階級4與該第二階級6間之低溫冷卻器主體係處於壓縮狀態。該低溫冷卻器之結構問題可限制由該氣動致動器20所施加之作用力。如果是這樣的話，則可在該低溫冷卻器之第一與第二階級凸緣之間安裝一強化閂。該強化閂可由具有低熱導性之材料所製成(例如：玻璃纖維)。另一個限制為在該氣動致動器20之風箱之壓力限制。
單純地移除在該氣動致動器風箱20之間隔之壓力並不足以分離該中間溫度與該冷工作站。需要施加實質作用力以中斷在耦合器中與銦襯墊之耦合之機械黏著。多重裝置可施加這些作用力。舉例來說，該等圖示係顯示一收回致動器34。
下述為一低溫冷卻器分離及移除方法。如果該冷物品為非永久性超導磁鐵的話，則該磁鐵最好在該低溫冷卻器替換操作期間斷電(de－energized)。減壓該氣動致動器10。接著，可使用收回致動器34以提供一作用力以分離該低溫冷卻器。接著，取決於哪個間隔先開啟：在該中間熱量路徑之間隔38、或在該冷路徑中之間隔36則係發生二個可能結果。
如果在該冷路徑中之間隔36先開啟的話，則該低溫冷卻器第二階級6可從該冷工作站30處移開。在遠離該冷工作站30而行進之後，該低溫冷卻器第一階級翼部16係接觸該收回限制器52。持續應用該收回致動器34而導致施加作用力以分離與該中間溫度工作站18接觸之該低溫冷卻器第一階級翼部16。於開啟在中間溫度熱量路徑中之間隔38後，該低溫冷卻器則不再以熱力或機械方式連接至該系統。
反之，如果是先開啟間隔38的話，則該收回致動器34之另一應用則可將該中間溫度工作站18從該低溫冷卻器第一階級翼部處移開，直到最終該收回器環56接觸該低溫冷卻器第一階級翼部16為止。接著，可持續應用該收回致動器34以將該低溫冷卻器第二階級6從該冷工作站30處分離，而開啟在該冷路徑中之間隔36。在其中一情況下，低溫冷卻器之分離動作可藉由該低溫冷卻器頭部與該收回致動器34之位置所確認。
於在該冷路徑中之間隔36及在該中間溫度熱量路徑之間隔38開啟之後，該低溫冷卻器真空空間(如上述般界定)係充滿有氦氣。該氣體(從外部氣體來源)係導入該低溫冷卻器真空空間(該氣體供應管線係未顯示於圖示中)以預防可壓縮氣體進入該低溫冷卻器真空空間以及凝結在該冷表面上。該低溫冷卻器頭部2係從該真空凸緣46藉由將該低溫冷卻器頭部2連接至該真空凸緣46之螺栓移除而分離，同時維持氦氣之穩定流動以預防空氣進入該低溫冷卻器真空空間並凝結在冷表面上。然後，旋轉該低溫冷卻器，如此該低溫冷卻器之第一階級翼部16則可解除在中間工作站18中之翼部。就這一點來說，可解除該低溫冷卻器並移除該低溫冷卻器。該真空凸緣46係藉由暫時蓋子而密封以預防空氣進入該冷表面並在其凝結。
對於在接近室溫(在起始安裝或該冷物品已允許以進行準備之維修期間)之該冷物品，及對於當該冷物品維持在低溫時，該低溫冷卻器之替換動作係如上述。
為了提供在介於該冷工作站30與該冷熱量錨狀物10間之真空中之良好熱接觸，在組裝前，該冷工作站與該冷熱量錨狀物可銲接在一起或可將一熱導可變形材料之薄層導入至該表面。舉例來說，一種有用材料係為Apiezon－N油脂。介於冷工作站30與該冷熱量錨狀物30間之連接可藉由一組螺絲而建立，而不會在低溫冷卻器收回期間分離，且在該維修操作期間維持冷卻。
介於該低溫冷卻器冷頭部6與該熱量工作站30間之可拆卸接觸可由一薄易延展金屬所提供，而該金屬在操作溫度中係維持易延展性，該金屬例如為：銦。必須在該低溫冷卻器移除期間，移除該銦襯墊，因此，該銦襯墊48係黏附至該低溫冷卻器第二階級6。同樣地，該銦襯墊54係連接至該低溫冷卻器第一階級16，且與低溫冷卻器頭部一起移除。Apiezon－N油脂係為一種使用在所有低溫非分離熱耦合器中之材料，以降低在這些在真空中進行操作之接頭中之溫度降。
該收回致動器34不與該冷溫度熱量路徑進行接觸。該收回致動器34係僅與在中間溫度中之元件進行接觸，並且代表對於該低溫冷卻器第一階級來說之一小額外熱負載。
該風箱致動器20係造成對該低溫冷卻器之第一階段來說之額外熱負載，這是由從相對溫暖之中間至室溫支撐管件24與氣動致動器支撐件22至該中間溫度工作站18與接著至該低溫冷卻器之第一階級之熱傳導的緣故。此熱負載係為低熱傳導性之不銹鋼風箱之薄壁部及連接至該風箱底部之熱隔離盤(例如：玻璃纖維)所限制以避免與中間溫度凸緣18之金屬對金屬接觸。由於氣動致動器加壓管40，故對該低溫冷卻器第一階級之熱負載可為使用具有非常大之相對長度(長度/直徑)之小直徑(2－3mm)薄壁管所限制。從室溫區域通過該氣動致動器加壓管40及在該氣動致動器20內側之熱對流亦對該低溫冷卻器之第一階級施加一額外熱負載。如果該熱負載為一問題的話，則該氣動致動器加壓管40可設有多重內部多孔插頭(例如：由壓縮之不銹鋼纜線或片狀物，亦或由高密度金屬或陶瓷發泡材質(Foam)所製造)以牢固地限制由於在該管件中之氣體所造成之對流熱負載。此外，嵌入具有接近該風箱內徑之直徑之熱絕緣管件並且連接至該風箱之冷底部之薄玻璃纖維分隔器之一包數個鋼箔盤可最小化在該風箱內側至其冷表面及至該低溫冷卻器之第一階級之對流及輻射熱負載。該盤狀物及該圓柱具有非常小之孔，而該等孔係允許在該風箱內之等壓以及將該壓力抽空。
在該低溫冷卻器之替換期間，該低溫冷卻器之真空係為將該空間充滿有流動氦氣(以避免大氣氣體之凝結及結凍與在該冷表面上之水分)、在該低溫冷卻器真空空間深處(未於圖示中顯示準確位置)導入氦氣所中斷。存在於大氣或略微高於其壓力之氦氣係代表一種對中間溫度與冷熱量迴路之熱負載，但是可能在該中間溫度與冷熱量路徑之大量加熱發生前，快速替換該低溫冷卻器且重新建立真空。
該低溫冷卻器及耦合器係以大致上以水平方式或垂直方式，亦或是任何介於其中之定位而延伸之低溫冷卻器之階級而進行定向。
在接合動作前，係在該低溫冷卻器頭部2處支撐該低溫冷卻器，而從該頭部處，該主體，包括階級4及6係在水平定向中以懸臂方式構成。如果需要的話，可提供校準之支撐件以支撐該以懸臂方式構成之主體，以對抗重力所產生之傾斜，或在該凹處中維接適當校準。當接合時，該低溫冷卻器係在30處以機械方式進行支撐並在18處藉由磨擦力進行局部支撐，在之前是間隔36與38之接合部處，該磨擦力係垂直於該壓縮作用力而發生。在該溫暖端部處，該低溫冷卻器頭部之重量負載係由凸緣46、風箱44、凸緣23、風箱32、該主要低溫恆溫器壁部28以及該校準支撐件所承受。參見上述，當分離時，該低溫冷卻器重量係僅由凸緣46與其他零件所支撐。建立中間溫度與該冷熱量路徑之大軸向作用力在該承受該軸向作用力之元件中為獨立且平衡的。在與該低溫冷卻器之主軸C呈垂直方向上之低溫冷卻器振動可由彈性風箱44與32之存在而為減幅。然而，軸向振動係傳送至該冷工作站30。如果需要預防這些在該已冷卻物品中之振動的話，則可能要具有為彈性之冷熱量錨狀物10區域。在該中間溫度熱量路徑之元件振動係為彈性熱量錨狀物26及在8中之屈曲(flex)所減幅。
在此揭示之本發明具吸引力特徵係為從該低溫冷卻器至該冷物品或至該熱罩之該低溫冷卻器之放置、操作及移除期間，並無傳送或施加作用力。這些需要用來在中間溫度熱量路徑以及在該冷熱量路徑中建立良好熱傳導之作用力係為自給自足。良好熱接觸係可藉由選擇適當接觸區域、及藉由在該氣動致動器20中施加適當壓力而以正向方式達成。到達該已冷卻物品之良好熱傳導係藉由使用剛性冷熱量錨狀物10而達成。
無作用力從該低溫冷卻器施加至該已冷卻物品，無論是否建立介於該低溫冷卻器與已冷卻物品間之熱連接。由致動器所創造之作用力係控制在該結構元件中，而該結構元件係包含該低溫冷卻器及該低溫冷卻器真空之其階級4、6以及該真空壁部24、12。該冷熱工作站係以堅固方式(例如：藉由螺栓35)連接至該冷熱量錨狀物10。
在所示之示例中，該固定件將一致動器之線性擴展及因此所產生之相等且相對作用力轉換成在其中間及冷溫度階段施加至該冷卻裝置之相等且相對之壓縮作用力。另一種致動器及固定件設計亦為可能。而所需的是：介於要被冷卻物品與該冷卻物品間之熱傳導路徑之接合須在無任何不平衡作用力以外部方式施加至要被冷卻物品下發生。在熱耦合器中之作用力係在由介於該冷卻裝置之二個階級、致動器以及真空壁部間之該冷卻裝置之零件所構成之迴路中自給自足。另一個設計可在中間與冷溫度階級間提供張力至該冷卻裝置。該致動器不需要是線性或氣動。其可以是旋轉、聯動(linkages)、壓縮等等。其亦可以是電機、氣動、液壓等等。一般來說，當供應該致動器動力時，該冷卻裝置係將該冷單元60以及，因此，該要被冷卻之物品帶入一耦合位置。藉由一線性致動器，可供應其動力以進行擴展。可供應動力至其他致動器以將元件旋轉進入一耦合位置。一由像是氦氣所供應動力之氣動致動器係在低溫範圍中提供上述之控制優點。
上文已描述一種具有二個階級之低溫冷卻器：該等階級係包含在此所指為中間溫度階級之第一階級，以及在此有時所指為冷(最低溫)階級之第二階級。對於不同應用可使用不同的冷卻裝置。該冷卻裝置可以具有一個或二個階級(一個或二個溫度級別)之不同種類之低溫冷卻裝置，例如：波動管、Gifford－McMahon或是Sterling種類、具有低溫液體之低溫恆溫器以及低溫冷卻器(具有一個、二個、或三個冷卻溫度級別)等等。一個二階級之低溫冷卻器通常具有一聯合冷卻系統，而該冷卻系統係具有二個階級(與該已冷卻物品連接)。對於這些冷卻裝置來說，具有多於二個階級亦是可能的。例如：低溫冷卻器可具有三個可用於冷卻之階級(例如：78K，20K，2.0K)。通常該最冷溫度係用於冷卻該已冷卻物品，而該最高溫度則用於冷卻圍繞該已冷卻物品之熱罩(一個或二個)、電流引導、冷質量支撐件等等。此種冷卻方案可降低冷卻所需之動力。
與其是二個階級，亦可能僅有一個階級。一單一階級之設定係於下文以及圖6A與6B進行描述，而該等圖示係顯示一單一階級冷卻裝置以及已冷卻物品，而圖6A係顯示在一分離構形中之快速釋放熱耦合器，而圖6B則顯示一接合(耦合)構形。圖6B僅顯示圖6A所示之裝置之一部份。圖7顯示沿線7－7通過圖6A所示之裝置剖面圖。要被冷卻之物品及其圍繞之低溫恆溫器係顯示於圖1A與圖1B，但非以比例顯示之。通常要被冷卻物品係遠大於該冷卻裝置。
任何適合種類之一階級冷卻裝置102係接合一熱耦合器119。如下述般，該耦合器包含一致動器支撐件122，一固定件168，一冷工作站130以及致動器120a、b等等，並以元件符號119一起稱所有這些元件為耦合器。該冷卻裝置冷頭部106係而以熱傳導方式固定至一具有由熱傳導材料(例如：銅)所製翼部之冷頭部伸展部107。一間隔136係顯示於具有翼部107之該冷頭部伸展部與該固定冷工作站130之間。該固定冷工作站130係以熱傳導方式藉由一冷錨狀物162而耦合至該冷物品137。該冷錨狀物162與冷物品137係藉由一固定裝置(例如：介於凸緣163與冷工作站130間之螺栓135)而固定至該冷工作站130。為了在真空中之較佳熱傳導，其(冷錨狀物，凸緣以及冷工作站)可以銲接在一起，並藉由應用銦襯墊或Apiezon N油脂而連接。
如上述之二階級裝置，冷錨狀物162(藉由其凸緣163)與冷工作站130之二個分離元件實質上係以永久方式彼此固定，因此，在此與申請專利範圍中可稱為一冷單元161，或其功能可由一單一元件所提供，而在此亦稱為一冷單元。
一致動器係具有複數個定位成平行於圖6A與圖6B所示之耦合器120b與120e縱軸C之風箱單元。該致動器支撐件122係以剛性方式藉由固定件168而連接至該固定冷工作站130。如顯示於圖7之剖面圖，所示之該實例係具有八個此種風箱120a－h，而該等風箱係定位成二組四個風箱，且全部由該相同氣動供應件125以及控制器(未顯示)進行同時控制。如同圓周環部分，該冷頭部伸展107可具有翼部區域。如下述，二個相對翼部區域167a與167b係通過在該致動器支撐件122中之對應塑形開口，並允許在適當地方進行鎖定。可以有二、三、四或是更多個翼部區域，而每個翼部區域係在凸緣元件之間具有一對應開口。該等致動器係作動在該等翼部區域上。
一冷物品真空容器108係圍繞該冷物品137，並且藉由凹角封閉件壁部元件109而耦合至該固定冷工作站130。另一個真空容器124係部分圍繞在該冷卻裝置並亦以剛性方式藉由一環114而耦合至該冷物品真空容器108中。該冷卻裝置真空容器124係藉由一彈性壁144與一凸緣123而以彈性方式連接至一端部真空凸緣170。可選擇的是，該壁部構件109可為凹角以增加介於該冷物品與該溫暖環境間之該熱量路徑長度。如所示般，該壁部144可為彈性，以在該不同零件改變溫度時覆蓋尺寸方面的改變，並亦可覆蓋當該冷卻裝置嵌入及移除時之運動。
下文為用於單一階級裝置之接合順序。首先，該低溫冷卻器係嵌入該耦合器。接著，該低溫冷卻器係旋轉至該翼部107相對風箱120b、120e等等之位置。然後，密封該凸緣114並將該低溫冷卻器之真空空間抽空。接下來，該致動器風箱120a－120h係藉由氣體膨脹而接合，而該氣體係藉由供應管線121e、121b而供應以充滿於其腔室中，而從一外部氣體(例如：氦氣)來源藉由一中央供應管線125而依序供應該等供應管線。當施加充滿該致動器之每個風箱氣動腔室之壓力時，該腔室膨脹，而使該冷頭部伸展翼部107遠離該固定致動器支撐件122。具有該冷頭部伸展部107之低溫冷卻器係朝向該冷工作站130移動，且關閉該間隔136。該致動器係完全伸展，並且穩固地按壓該冷頭部伸展部，使其進入該冷工作站130，因此，藉由連接至該冷頭部伸展部之銦襯墊169可建立從該冷頭部106至該已冷卻物品137之熱量路徑。
無不平衡之外部作用力係施加至該已冷卻物品，這是因為建立該熱量路徑所需之作用力已由擴展該風箱120b、120e、120c等等所建立之緣故，而平衡作用力係作用在該致動器支撐件122與該冷工作站130上。銦襯墊可黏附至面對該冷工作站130之冷頭部伸展部107之面。該已冷卻物品137係例如藉由螺栓135之冷錨狀物162而以熱力方式與冷工作站130進行連接。無從該耦合器施加至該已冷卻物品、該冷卻裝置主體以及該冷卻裝置之真空壁部或該已冷卻物品之不平衡作用力。在該熱耦合器中之耦合作用力係在由該冷卻裝置之冷頭部之伸展部、致動器以及與冷工作站相連接之致動器支撐件所構成之迴路中自給自足。
圖6B顯示關閉該間隔36之構形之耦合器，以及藉由該銦襯墊169而以穩固方式對著該冷工作站之冷卻裝置表面按壓之冷頭部伸展部。
圖7為沿著圖6A之線7－7之耦合器之端視圖，其中，該冷卻裝置係從顯示於圖6A與6B之位置旋轉離開，並進行收回，如此，該等翼部167a與167b係在與該致動器結束時之相同高度，圖7並可協助說明該冷卻器裝置如何從該耦合器嵌入及移除。如上述，一般來說，在每個冷卻裝置上之局部圓周凸緣以及該耦合器之部分可進行塑形與尺寸可製造成當該冷卻裝置係處在相對該耦合器之一第一旋轉定位中時，允許該冷卻裝置通過在該耦合器中之開口，以及當該冷卻裝置不在該第一旋轉定位中時，預防此種嵌入(以及移除)與通過。
舉例來說，該冷頭部伸展部107係具有一對翼部167a與167b，而該等翼部係以相對方式橫越該冷卻裝置之中央軸C而進行定位，而可將該翼部之尺寸製造成可安裝在該致動器支撐件122之圓周範圍中之以對應方式進行塑形之開口中。為了嵌入該冷卻裝置，該等翼部167a與167b係與個別開口相對齊，並沿著軸C嵌入該冷卻裝置。在該冷頭部伸展部已通過該開口131之後，其繞著C軸旋轉90度，如此該等翼部係與該等風箱120a－h對齊，因此，可對抗該移除而進行鎖定。其可在該冷工作站130之該等風箱120a－h間之空間中，傳送一小段距離。
可使用其他用於相對快速分離與重新接合之機械系統，而非翼部與接合開口。此種示例係包括，並不限制：卡筍式銷與狹縫；不同種類之離合器；例如：大略相似於汽車盤式煞車，接合一圍繞壁之可擴展圓柱區域，以徑向方式伸展之臂部，或其他部件。
圖6A、6B與圖7並無顯示用於從該冷物品107分離該冷頭部106之致動器，該致動器係相似於顯示於圖1A之該收回致動器把手與二階級耦合器之桿34。可使用任何適當裝置以收回該冷卻裝置，例如：可藉由夾住或推動該頭部102。在這個情況下，張力係傳送至該冷卻裝置本體。張力相較於壓縮作用力具有較小損害之可能，而該損害可能有挫曲之危險。但是，在任何情況下，沒有作用力傳送至該已冷卻物品。亦可使用一收回致動器桿(未顯示)，而將該冷頭部伸展部107推動至左邊(未顯示)。實際上，在這個情況下，亦無作用力傳送至該冷卻裝置。
已冷卻物品具有其自有之分離真空空間，而該空間係由冷物品真空容器108、共有冷工作站130之凹角壁部109以及該冷熱量工作站130所界定。該冷卻裝置具有其自有之真空空間，而該真空空間係由該冷工作站130，以及該共有之凹角壁109，冷卻裝置真空容器124、凸緣123、彈性風箱壁144，以及端部凸緣170所界定。中斷該冷卻裝置之真空並不會對該已冷卻物品真空產生任何影響。該冷卻裝置可以在不中斷該已冷卻物品真空下進行替換。
如同上述之二階級實例，不須顯示該固定件以及致動器配置。需要的是：該固定件以及該致動器係在沒有以外部方式施加任何不平衡作用力至該要被冷卻物品、該冷卻裝置本體，以及該冷卻裝置之真空壁部或該已冷卻物品下，提供介於該要被冷卻物品與正在冷卻物品間之熱傳導路徑之接合。
對於一種顯示於圖6A之一階級實例而言，另一個有利效益應為：在如同於此二個具體施例中該已冷卻物品維持無此種作用力之方式下，該冷卻裝置本身不須壓縮或經歷任何外部、不平衡作用力。如所示般，該冷階級翼形延伸部107係以如冷錨狀物162而螺固(不然就是連接)至該冷工作站130之相同方式下螺固至該冷階級106。因此，在接合與進一步壓力以建立該熱量路徑下，可不壓縮該冷卻裝置。僅在其以一些其他方式螺固或固定至該翼部107時具有作用力。但是在此接頭中之作用力係保持在該接頭之元件中，並且不會在該接合壓力增加時改變。
如所示般，此種一階級裝置之另一效益為：在任一已冷卻物品真空封閉件108或該冷卻裝置之真空封閉件124之壁部中，沒有作用力。
在二階級實例中，該致動器係顯示成直接作用在該冷卻裝置之該第一、較溫暖階級上。然而，可不需要此種情況。該致動器亦可放置成直接作用在該冷卻裝置之該較冷第二階級上，舉例來說：如果在一階級實例中安裝有類似於翼部107之翼部的話(在這個情況下，該冷卻裝置主體可處在介於二階級之間之張力下)，或是在二個階級下。此種具有直接作用在二個階級處之致動器設計，可允許無壓縮作用力傳送至該冷卻裝置主體。
當已顯示並描述特定實例時，所屬技術領域中具有通常知識者將可藉由該等實例而了解：可在不違反最廣泛態樣所揭示之內容下進行不同之改變與修正。而且包含在以上描述且顯示於附屬圖示中之所有內容應理解為具說明性且不具有限制性。
該已冷卻物品可為一超導磁鐵、低溫磁鐵(由在低溫下具有非常低電組之非超導線所製)、紅外線偵側器(例如：用於夜間顯示及溫度測量)、太空裝置(輻射熱測定器)以用於地球溫度之測量，不同之電子裝置，低溫醫學或低溫手術儀器或裝置等等。而所有這些裝置之共同重要特徵為：分離用於冷卻來源及已分卻物品之真空熱隔離，以及在不中斷該已冷卻物品之隔離真空(以及不準備該已冷卻物品)下，分離該冷卻來源與替換該來源之能力。
本發明之一重要裝置實例係為一種以熱力方式將一冷卻裝置耦合至要被冷卻物品之耦合器，而該冷卻裝置係具有至少一個冷卻階級。該耦合器包含有：一冷工作站，而該工作站係構形成與一冷卻裝置之一冷階級耦合且構形成與一要被冷卻之物品連接。以機械剛性方式連接至該冷工作站為一致動器支撐件，該冷卻裝置之冷階級係以可移動方式安裝於致動器支撐件與該冷工作站之間。可配置一耦合致動器以施加實質上相等與相對作用力至該冷階級與該致動器支撐件，因此，在無任何作用力施加至該要被冷卻物品之情況下，藉由接觸該冷工作站之冷階級而使該冷階級從一未耦合構形成為一耦合構形。該裝置亦包含有一塑形且製造成覆蓋在該冷卻裝置周圍之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，而該冷卻裝置包含有該冷工作站；而該裝置亦包含有一塑形且製造成覆蓋要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，該真空封閉件包含有該冷工作站，而可配置該冷工作站以用於覆蓋一與該冷卻裝置真空，而該冷卻裝置真空在液壓上獨立於已冷卻物品真空。
在一相關重要實例中，該冷階級在無任何作用力施加至該冷卻裝置下，接觸該冷工作站。而該冷階級亦可在無任何作用力施加至該冷卻裝置真空封閉件下，接觸該冷卻工作站。一相關重要之實例為：該冷階級係在無任何作用力施加至該已冷卻物品真空封閉件下，接觸該冷工作站。而該冷階級亦可在無任何作用力施加至：該冷卻裝置、該冷卻裝置真空封閉件，或該已冷卻物品真空封閉件之任何其中之一下，接觸該冷工作站。
藉由所有與本發明相關之發明，有利的是：該冷工作站可構形成以固定方式與要被冷卻之物品進行連接。
對於在此揭示之任何發明來說，有用的是一銦襯墊可以熱力方式耦合至該冷階級。
藉由一個非常重要之實例，該致動器係包含有一氣動致動器。該致動器可包含有複數個氣動致動器，而該等致動器可配置成以串聯方式進行操作，而該等致動器可以是風箱。該氣動致動器有益的是一以氦氣提供動力之致動器。
一般來說，有用的是：該致動器支撐件係包含有一實質上配置成面對及相對該冷工作站之表面。在此種情況下，該致動器包含有一線性延伸之部件，而該部件係耦合至該致動器支撐件表面，並在供給動力下將該冷卻裝置之冷階級朝向該冷工作站推動。
一額外重要相關實例係更包含有：一可釋放耦合器，而該耦合器係以可釋放方式將該冷階級與耦合器進行耦合。在此種情況下，該冷階級可包含有一裝置圓周凸緣。該可釋放耦合器包含有一藉由該裝置凸緣而連接至該冷工作站之耦合器圓周凸緣，而該耦合器凸緣可塑形並可配置成使得：在一第一旋轉位置中藉由該冷卻裝置，該冷階級相對該耦合器之平移可限制於一嵌入位置之範圍，而在一第二旋轉位置中藉由該冷卻裝置，該冷階級相對該耦合器之平移在可所嵌入範圍外自由平移。可釋放之耦合器亦可包含有一離合器。
對於本發明裝置之另一個相關實例而言，該冷卻裝置係包含有一低溫冷卻器。
藉由另一個重要實例，要被冷卻物品可包含有一磁鐵。
本發明裝置之一實例更包含有：要被冷卻之物品；以及以功能性方式耦合至該要被冷卻之物品之裝置。藉由此種實例，要被冷卻物品可有利地包含有一磁鐵以及以功能性方式耦合至要被冷卻物品之該裝置更包含有一磁振造影(magnetic resonance imaging)設備。
本發明裝置之一相關實例更包含有：一冷卻裝置，而該冷卻裝置可以是一低溫冷卻器。
藉由每個本發明裝置實例，可具有一收回致動器，而該致動器係耦合至該冷階級，而該收回致動器為與該耦合致動器不同之致動器，可配置該收回致動器以將該冷階級從該耦合位置移動至該未耦合位置。
本發明裝置之相關重要實例係為：以熱力方式將一冷卻裝置耦合要被冷卻物品之耦合器，其中，該冷卻裝置係一種具有至少一第一與一第二較冷、冷卻階級之冷卻裝置，其中，該等階級至以剛性方式彼此耦合。該耦合器係包含有：一構形成以可釋放方式與該冷卻裝置之第一階級耦合之中間溫度工作站，一構形成以固定方式連接至要被冷卻物品以及亦以可釋放方式與該冷卻裝置之該第二較冷階級耦合之冷工作站，以及以剛性方式將該冷工作站連接至該致動器支撐件之固定件。此實例亦包含有：一將該致動器支撐件耦合至該中間溫度工作站之致動器，該致動器與該固定件係構形成使得供應動力於該致動器時，可造成該中間溫度工作站遠離該致動器支撐件，並亦使得該中間溫度站與該冷卻裝置之第一階級，以及該冷卻裝置較冷階級與該冷工作站進行接觸。因此，於無任何作用力施加至該冷物品下，可在該第一階級與該較冷階級上建立作用力，而該作用力實質上為彼此相等且相對。此實例亦包含有一塑形與尺寸製造成覆蓋在該冷卻裝置周圍之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，而該冷卻裝置係包含有該冷工作站，以及可塑形並尺寸製造成覆蓋一要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，該已冷卻物品真空封閉件係在液壓上獨立於該冷卻裝置真空封閉件，如此使得可在不中斷在該已冷卻物品物品封閉件中之真空下，中斷在該冷卻裝置真空封閉件中之真空。
更特定的是，該冷卻裝置可包含有一主體，而該主體介於該主體第一與第二端部間之一第一位置處具有第一階級，而該較冷階級係位在該主體之第二端部處。接著，該固定件包含有一該冷卻裝置安裝進入之封閉件，當該冷卻裝置嵌入在該固定件之中，該封閉件包含有一剛性壁，而該剛性壁係安裝至該致動器支撐件並從該支撐件延伸，而朝向及越過該中間溫度工作站與更朝向該冷工作站，而該冷工作站係延伸越過該冷卻裝置之較冷階級。該相關之致動器係包含有：一線性延伸之致動器，該致動器在供應動力下，可在一朝向該冷工作站以及從該致動器支撐件遠離之方向中，推動該致動器之可移動端部，直到該致動器之可移動端部接觸該中間溫度工作站為止；以及更可使該中間溫度工作站在該冷卻裝置之較冷階級之方向中移動，以造成在該中間溫度工作站與該冷卻裝置之第一階級之間進行接觸，亦可在該冷卻裝置之較冷階級之方式上，推動該第一階級與整個冷卻裝置(包含該第二較冷階級)，如此使得在無任何作用力施加至要被冷卻物品下，在接合該較冷階級與該冷工作站之接合部以及在接合該中間溫度工作站以及該冷卻裝置之第一階級之接合部處增加壓力。
關於本發明裝置之一個重要變異：該致動器係具有一未耦合位置，而且該耦合器係構形成使得在該未耦合位置處藉由該致動器，該中間溫度工作站以及該第一階級係以機械與熱力方式分離，而該冷工作站以及該較冷階級係以機械與熱力方式分離。藉由此種裝置，該致動器係具有一範圍之運動，而該耦合器係構形成使得在一耦合位置藉由該致動器，該中間溫度工作站以及該冷卻裝置之第一階級係以機械與熱力方式進行耦合。此種裝置之耦合器更可構形成使得在一耦合位置中藉由該致動器，而使得該冷工作站以及該冷卻裝置之較冷階級以機械與熱力方式進行耦合。根據一變異，該耦合器可以構形成使得：在該耦合位置中，藉由該致動器，當供應該致動器動力以擴展時，增加介於該冷工作站與冷卻裝置之該較冷階級間之壓力與熱耦合，而無任何作用力施加至要被冷卻之物品。
如同上述用於一單一階級冷卻裝置之實例，藉由二個或更多階級，該致動器可包含有一氣動致動器(單數或複數，而如為複數則以串聯方式進行配置)。該等致動器係可藉由氦氣供應而供應動力。
一有利實例具有致動器支撐件部件，而該部件係包含有一配置成實質上面對該冷工作站之表面，該致動器包含有一耦合至該致動器支撐件表面以及該冷卻裝置之冷階級之線性延伸之部件，當供應該致動器動力時，以將該冷卻裝置從該致動器支撐件推動遠離該致動器支撐件並朝向該冷卻裝置之較冷端部。
此種耦合器係更包含有一以可釋放方式將冷卻裝置與該耦合器進行耦合之耦合器。在此種情況下，該冷卻裝置係包含有一裝置凸緣，而該中間溫度工作站可包含有一凸緣元件。該裝置凸緣與該中間溫度工作凸緣元件可塑形並尺寸製造成使得：在一第一旋轉位置，藉由該冷卻裝置，相對該耦合器之第一階級之平移可限制至嵌入位置之範圍，以及在一第二旋轉位置，藉由該冷卻裝置，該第一階級可在該嵌入位置範圍之外相對該耦合器自由平移。可達成此一目的之合宜構形係具有該中間溫度工作站凸緣元件，而該元件係包含有開口，該致動器支撐件係包含有開口，而該冷卻裝置第一階級包含有翼部，而該翼部係安裝在該中間溫度工作站凸緣元件與該致動器支撐件之開口中。
如藉由該一階級冷卻器之實例，對於一個二個或更多階級實例而言，該冷卻裝置可包含有一低溫冷卻器而該要被冷卻之物品可包含有一磁鐵。以功能性方式耦合至該要被冷卻物品之裝置係包含有磁振造影或是一質子串放射治療裝置(proton beam radiation treatment apparatus)。該冷卻裝置更可為該耦合器之一部分。最後，可以有收回致動器，而該致動器係耦合至該第一階級，而該收回致動器係不同於該耦合致動器之致動器，該收回致動器係可配置成將該第一階級從一耦合位置移動至一未耦合位置。
如所示般之，可應用該接合致動器以直接推動該中間工作站以朝向冷卻裝置之中間階級，或者可應用該接合致動器以直接推動該冷卻裝置之冷階級而朝向該冷工作站推動，並與之接觸，亦或是可連接該致動器以直接接觸冷卻裝置之該中間以及該冷階級。亦或是，可以是二個此種致動器，而每個階級用一個。
在此揭示之發明重要態樣亦為方法，而其之一個重要實例係為一種以熱力方式將一具有至少一冷卻階級之冷卻裝置耦合至要被冷卻物品之方法。該方法包含有下列步驟：提供一熱耦合器，而該耦合器係包含有：與要被冷卻物品連接，且構形成與該冷卻裝置之一冷階級耦合之冷工作站；以機械剛性方式連接至該冷工作站之一致動器支撐件，該冷階級係以可移動方式安裝於該致動器支撐件與該冷工作站間。連接至該冷階級之至少一翼形延伸部係構形成安裝通過在該致動器支撐件中之至少一對應開口；可配置一接合致動器以在供應動力之狀態下，施加實質上相等且相對作用力至該冷階級之至少一個翼形延伸部以及該致動器支撐件，因此，在無任何作用力施加至要被冷卻之物品之情況下，使該冷階級從一未耦合位置朝向與進入一耦合位置，而接觸該冷工作站。該耦合器之部件亦為塑形與尺寸製造成覆蓋一圍繞該冷卻裝置之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，該冷卻裝置係包含有：冷工作站；以及可配置塑形並尺寸製造成覆蓋要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件以用於覆蓋一已冷卻物品真空，而該已冷卻物品真空係在液壓上獨立於該冷卻真空。該方法亦包含下列步驟：將該冷卻裝置導入該冷卻裝置真空封閉件，如此使得該至少一個翼形延伸部通過在該致動器支撐件中之開口；將該冷卻裝置之冷階級定位在介於該致動器支撐件與該冷工作站之間之未耦合位置中；以及旋轉該冷卻裝置，如此使得該至少一個翼形延伸部係相對該致動器。通常描述此方法之最終步驟為：供應該致動器動力，如此使得其接合該翼形延伸部，因此，使該冷階級從一未耦合位置，朝向一耦合位置，而接觸該冷工作站，而無任何作用力施加至要被冷卻之物品。
如同上述之裝置實例，本發明之方法實例可藉由許多上述裝置而達成。例如：該致動器可包含有一氣動致動器，而供應該致動器動力之步驟係包含有：增加提供至該致動器之氣體壓力。該氣體可以是氦氣。該致動器可以是單一致動器或以串聯方式進行操作之複數致動器。
該方法更可包含有在致動該冷卻裝置後，建立在該冷卻裝置真空封閉件中真空之步驟。致動該冷卻裝置可以在供應該致動器動力之前或之後進行。
耦合方法之最終步驟可以是：分離，而此可藉由提供一耦合至該冷階級之收回致動器而達成，該收回致動器為不同於該耦合致動器之致動器，藉由該方法以進行耦合更包含有下列步驟：供應該收回致動器動力以將該冷階級從該耦合位置移動至一非耦合位置。
本發明之非常重要實例：為以熱力方式將一冷卻裝置耦合要被冷卻物品之方式，而該冷卻裝置係具有一第一以及一第二較冷冷卻階級。該冷卻裝置階級係以剛性方式彼此連接。該方法係包含有下列步驟：提供通常為上述種類之熱耦合器，該耦合器舉例來說係包含有：一構形成以可釋放方式與該冷卻裝置之該第一階級進行耦合之中間溫度工作站；一構形成以固定方式連接至要被冷卻物品以及亦構形成以可釋放方式與該冷卻裝置之第二較冷階級進行耦合之冷工作站，以剛性方式將該冷工作站連接至一致動器支撐件之固定件。連接至該第一階級之至少一翼形延伸部係構形成安裝通過至少一在該中間溫度站中之對應開口。一致動器係將該致動器支撐件耦合至該中間溫度工作站。該致動器以及該固定件可構形成使得：供應該致動器動力，則可移動該中間溫度工作站而遠離該致動器支撐件，並亦使該中間溫度工作站與該冷卻裝置之較冷階級以及使該冷卻裝置較冷階級與該冷工作站進行接觸。因此，在該第一與該較冷階級上可建立實質上彼此相等且相對之作用力，而在無任何作用力施加至該要被冷卻物品上。所提供之裝置可包含有：可塑形與尺寸製造成以覆蓋一圍繞該冷卻裝置之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，而該冷卻裝置係包含有該冷工作站；以及一塑形與尺寸製造成覆蓋要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，而該已冷卻物品真空封閉件係在液壓上獨立於該冷卻裝置真空封閉件，如此使得可在不中斷在該已冷卻物品真空封閉件中之真空下中斷該冷卻裝置真空封閉件中之真空。該耦合步驟亦包含下列步驟：將該冷卻裝置導入該冷卻裝置真空封閉件，如此使得至少一個翼形延伸部通過在該致動器支撐件中之對應開口；藉由旋轉該冷卻裝置而將該冷卻裝置之第一階級定位在一未耦合位置處，如此使得該至少一翼形延伸部相對該中間溫度工作站；以及供應該致動器動力，如此使得：中間溫度工作站與該冷卻裝置之該第一階級進行接觸，以及使該冷卻裝置較冷階級與該冷工作站進行接觸。
對於一個重要實例而言，該致動器包含有一氣動致動器，而供應致動器動力之步驟係包含有：增加提供至該致動器之氣體壓力。
耦合該二階級實例之方法更可包含有：於致動該冷卻裝置之後，在該冷卻裝置真空封閉件中建立真空之步驟。致動該冷卻裝置可在供應致動器動力之前或之後產生。
可將氦氣導入該冷卻裝置真空封閉件。
如同藉由一階級構形般，亦可提供一耦合至該冷卻裝置之收回致動器，而該收回致動器係不同於該耦合致動器之致動器，而該耦合方法更可包含供應該收回致動器動力以將該冷階級從耦合位置移動至一未耦合位置之步驟。
在此描述本發明之許多技術與態樣。所屬技術領域中具有通常技藝者可了解的是：即使其不以特定方式描述使用在一起，許多其他技術可與其他揭示技術一起使用。舉例來說：對於二個或是更多個階級冷卻裝置來說，該耦合致動器可以直接耦合至該中間溫度工作站或是耦合至該冷階級，亦或二者。同樣的是，該收回致動器可直接地耦合至其中任一個或二個階級。以剛性方式將支撐件連接至該冷工作站之一致動器支撐件與一固定件之一特定配置可具有不同幾何路徑或形狀，只要其可允許施加平衡作用力至該冷工作站即可，而該作用力係為相等且相對藉由該冷階級而施加在該冷工作站之作用力，如此可維持平衡作用力以對該冷物品發生影響。所示之固定件種類可與一翼部以及為切換開關機構(quick－connect)種類之開口凸緣，或是一離合器，亦或是任何其他可釋放方式耦合機構一起使用。該致動器不需要以線性方式進行擴展，亦可以旋轉方式，或是一些其他構形進行擴展。
本揭示內容係描述與揭示多於一個之發明。該等發明係為提出於本說明書之申請專利範圍與不僅是已申請，亦為在根據本揭示內容之任何專利申請案進行期間中所發展之相關資料。如同下述決定般，發明者係主張所有不同發明至為習知技藝所允許之限制。在此所描述之特徵對於此揭示之每個發明並不是必要的。因此，發明人主張：不在此所述之特徵，但是根據本揭示內容所未主張之任何專利之任何特定專利範圍應併入任何此種申請專利範圍。
硬體之一些組件或步驟之群組係在此指為一發明。然而，特別在關於將在一專利申請案中進行審查發明個數之法律或規定之考量下，此非承認任何此種組件或群組在專利上必然為不同發明或是單一發明。而係欲以簡短方式說明一發明之一個實例。
在此呈送摘要。須強調的是：可提供此摘要以滿足需要一摘要之規定，而該摘要將可允許審查委員以及其他研究者快速地確定本技術揭示內容之標的。如同由智慧財產局之規定所保證般，可認為將可不使用本內容以解釋或限制申請專利範圍之範圍或意義。
上述討論應可理解成為說明性質且在任何意思下不被考量成具限制性。當已特別地藉由參考其較佳之實例而顯示與描述該等發明時，所屬技術領域中具有通常知識者將可了解到可在不背離由申請專利範圍所限定之該等發明精神與範圍下進行不同形式與細節之改變。
在下述中申請專利範圍中具有功能元件之該所有裝置或步驟之對應結構、材料、作用以及相等物係預定包含用於執行與其他以特定方式所主張之其他所主張元素結合之功能的任何結構、材料或作用。
2‧‧‧低溫冷卻器頭部
4‧‧‧第一階級
6‧‧‧第二階級
6＊ ‧‧‧第一端部
8‧‧‧中間溫度彈性熱量錨狀物
10‧‧‧冷錨狀物
11‧‧‧不銹鋼間隔環
12‧‧‧冷至中間溫度支撐管件
13‧‧‧不銹鋼間隔環
14‧‧‧中間溫度凸緣
16‧‧‧低溫冷卻器第一階級翼部
16＊ ‧‧‧熱傳送表面
18‧‧‧中間溫度工作站
20‧‧‧氣動致動器
21‧‧‧不銹鋼間隔環
22‧‧‧氣動致動器支撐件
23‧‧‧室溫凸緣
24‧‧‧中間至室溫支撐管件
25‧‧‧不銹鋼間隔環
26‧‧‧彈性熱量錨狀物
28‧‧‧低溫恆溫器真空壁部
30‧‧‧冷工作站
32‧‧‧風箱
34‧‧‧收回致動器
35‧‧‧螺栓
36‧‧‧間隔
38‧‧‧間隔
40‧‧‧氣動致動加壓管
44‧‧‧風箱
46‧‧‧真空凸緣
48‧‧‧銦襯墊
52‧‧‧收回限制器
54‧‧‧銦襯墊
56‧‧‧收回環
58‧‧‧彈性收回致動風箱
60‧‧‧冷單元
102．．．頭部
106．．．冷階級
107．．．冷頭部伸展部
108．．．冷物品真空容器
109．．．凹角壁部
114．．．環
114．．．環
119．．．耦合器
120a－h．．．風箱
120b．．．耦合器
120e．．．耦合器
121b．．．供應管線
121e．．．供應管線
122．．．致動器支撐件
123．．．凸緣
124．．．冷卻裝置真空容器
125．．．中央供應管線
130．．．冷工作站
131．．．開口
135．．．螺栓
136．．．間隔
137．．．冷物品
144．．．壁部
144．．．彈性風箱壁
161．．．冷單元
162．．．冷錨狀物
163．．．凸緣
167a．．．翼部區域
167b．．．翼部區域
168．．．固定件
169．．．銦襯墊
170．．．端部真空凸緣
圖1A顯示部分軸向對稱以氣動方式致動之耦合器之概要剖面圖，該耦合器藉由二個已接合階級而提供介於一二階級低溫冷卻器與對應已冷卻物品間之熱接觸；圖1B顯示具有從該已冷卻物品及該中間溫度熱量路徑分離之低溫冷卻器之二個階級之示於圖1A之耦合器之剖面圖；圖2顯示一氣動致動器之概圖；圖3顯示介於低溫冷卻器第一階級與該中間溫度工作站之間之耦合器，並顯示一用於低溫冷卻器(在分離位置)之安裝及移除之配接翼部與凸緣配置；圖4A顯示圖1A之剖面圖之一部位之放大視圖，並顯示將該冷熱量路徑接合至該已冷卻物品(磁鐵)之低溫冷卻器；圖4B顯示具有低溫冷卻器分離而且間隔36開啟之圖1B之剖面圖之一部位之放大視圖；圖5A顯示圖1A剖面圖之一部位之放大視圖，而顯示具有低溫冷卻器接合之中間溫度熱量路徑；圖5B顯示具有低溫冷卻器分離而且間隔38開啟之圖1B剖面圖之一部位之放大視圖；圖6A係為一般冷卻裝置之剖面視圖之概示，而顯示於一間隔36開啟之分離構形中之該冷卻裝置僅具有一階級，與一耦合器以及已冷卻物品。
圖6B係為顯示於圖6A之以一接合構形顯示之裝置之概示；以及圖7為顯示於圖6A之沿著線7-7之部分端部側視圖之裝置之部分之概要，其中冷卻裝置係收回並從顯示於圖6A之位置處旋轉。
2．．．低溫冷卻器頭部凸緣
4．．．第一階級
6．．．第二階級
8．．．中間溫度彈性熱量錨狀物
10．．．冷錨狀物
11．．．不銹鋼間隔環
12．．．冷至中間溫度支撐管件
13．．．不銹鋼間隔環
14．．．中間溫度凸緣
16．．．低溫冷卻器第一階級翼部
18．．．中間溫度工作站
20．．．氣動風箱
21．．．不銹鋼間隔環
22．．．氣動致動器支撐件
23．．．室溫凸緣
24．．．中間至室溫支撐管件
25．．．不銹鋼間隔環
26．．．彈性熱量錨狀物
28．．．低溫恆溫器真空壁部
30．．．冷工作站
32．．．風箱
34．．．收回致動器
35．．．螺栓
40．．．氣動致動加壓管
44．．．風箱
46．．．真空凸緣
56．．．收回環
58．．．彈性收回致動風箱
60．．．冷單元

Claims (62)

  1. 一種用於以熱力方式將一冷卻裝置耦合至一要被冷卻物品之耦合器，該冷卻裝置具有至少一冷卻階級，該耦合器包含有：a.一構形成與一冷卻裝置之一冷階級耦合以及構形成與一要被冷卻之物品連接之冷工作站；b.以機械剛性方式連接至該冷工作站的一致動器支撐件，該冷卻裝置之該冷階級係以可移動方式安裝在介於該致動器支撐件與該冷工作站間；c.一耦合致動器，可配置該耦合致動器以施加實質上相等且相對作用力至該冷階級以及該致動器支撐件，因此，在無任何作用力施加至要被冷卻之物品之情況下，藉由接觸該冷工作站之該冷階級而使該冷階級從一未耦合構形成為一耦合構形；d.一塑形與尺寸製造成覆蓋一圍繞該冷卻裝置之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，該冷卻裝置係包含有該冷工作站；以及e.一塑形並尺寸製造成覆蓋一要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，係包含有該冷工作站，可配置該冷工作站以用於覆蓋一已冷卻物品真空，而該已冷卻物品真空在係液壓上獨立於該冷卻裝置真空。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，此外，其中，在無任作用力施加至該冷卻裝置下，該冷階級可接觸該冷工作站。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，此外，其中，在無任作用力施加至該冷卻裝置真空封閉件下，該冷階級可接觸該冷工作站。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，此外，其中，在無任作用力施加至該冷卻物品真空封閉件下，該冷階級可接觸該冷工作站。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，此外，其中，該冷工作站可構形成以固定方式與一要被冷卻之物品連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，此外，包含有一以熱力方式耦合至該冷階級之銦襯墊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，該致動器包含有一氣動致動器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之耦合器，該氣動致動器包含有複數個氣動致動器，而該等致動器可配置成以串聯方式進行操作。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之耦合器，該氣動致動器包含有複數個氣動風箱，該等風箱可配置成以串聯方式進行操作。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，該致動器支撐件包含有一表面，該表面可配置成實質上面對及相對該冷工作站，該致動器包含有一線性延伸部件，而該部件係耦合至該致動器支撐件表面並在供給動力之情況下將該冷卻裝置之該冷階級朝向該冷工作站推動。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，更包含有：一以可釋放方式將該冷階級與該耦合器進行耦合之可釋放耦合器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之耦合器，該冷階級包含有一裝置圓周凸緣，該可釋放耦合器包含有一連接至該冷工作站之耦合器圓周凸緣，可塑形並配置該裝置凸緣及該耦合器凸緣而使得：a.在一第一旋轉位置中藉由該冷卻裝置，該冷階級相對該耦合器之平移可限制於嵌入位置之一範圍中，以及b.在一第二旋轉位置中藉由該冷卻裝置，該冷階級相對該耦合器之平移在可所嵌入位置範圍外隨意移動。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之耦合器，該可釋放耦合器包含有一離合器。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，該冷卻裝置包含有一低溫冷卻器。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，該要被冷卻之物品包含有一磁鐵。
  16. 如申請專利範圍第7項所述之耦合器，該氣動致動器包含有一致動器，該致動器係使用氦氣作為一致動來源。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，更包含有：a.一要被冷卻物品；以及b.以功能性方式耦合至該要被冷卻之物品之一裝置。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之耦合器，該要被冷卻物品包含有一磁鐵。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之耦合器，以功能性方式耦合至該要被冷卻物品之該設備更包含有一磁振造影(magnetic resonance imaging)設備。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，更包含有一冷卻裝置。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之耦合器，該冷卻裝置包含有一低溫冷卻器。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之耦合器，更包含有：一耦合至該冷階級之收回致動器，而該收回致動器為一與該耦合致動器不同之致動器，可配置該收回致動器以將該冷階級從該耦合位置移動至一未耦合位置。
  23. 一種用於將一冷卻裝置以熱力方式耦合至一要被冷卻物品之耦合器，該冷卻裝置具有至少一第一及一第二較冷之冷卻階級，該等階級係以剛性方式彼此耦合，該耦合器包含有：a.一構形成以可釋放方式與該冷卻裝置之該第一階級進行耦合之中間溫度工作站；b.一構形成以固定方式連接至該要被冷卻物品以及亦以可釋放方式與該冷卻裝置之該第二、較冷階級進行耦合之冷工作站；c.一以剛性方式將該冷工作站連接至一致動器支撐件之固定件；d.一致動器，該致動器係將該致動器支撐件耦合至該中間溫度工作站，可構形該致動器以及該固定件而使得：供應動力給該致動器可造成該中間溫度工作站移動遠離該致動器支撐件，並亦可使以下進行接觸：i.使該中間溫度工作站與該冷卻裝置之該第一階級進行接觸；以及ii.使該冷卻裝置較冷階級與該冷工作站進行接觸；因此，可在無任何作用力施加至該要被冷卻物品之情況下，在該第一階級與該較冷階級上建立一實質相等且彼此相對之作用力；e.一塑形與尺寸製造成以覆蓋一圍繞該冷卻裝置之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，而該冷卻裝置係包含有該冷工作站；以及f.一塑形與尺寸製造成以覆蓋一要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，而該已冷卻物品真空封閉件在液壓上獨立於該冷卻裝置真空封閉件，如此使得可在不中斷在該已冷卻裝置真空封閉件中之一真空下，中斷在該冷卻裝置真空封閉件中之一真空。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該冷卻裝置包具有一主體，該主體可在介於該主體之一第一與一第二端部間之一第一位置處具有該第一階級，而該較冷階級係位在該主體之該第二端部處；該固定件包含有該冷卻裝置安裝進入之一封閉件，該封閉件包含有一剛性壁，當該冷卻裝置係嵌入在該固定件中時，該剛性壁係安裝至該致動器支撐件並從該致動器支撐件延伸，並朝向及越過該中間溫度工作站以及進一步朝向該冷工作站，該冷工作站係延伸越過該冷卻裝置之該較冷階級；在供應動力情況下，該致動器包含有，一線性延伸之致動器，而該致動器可使得：a.在該朝向該冷工作站以及從該致動器支撐件遠離之方向中，推動該致動器之一可移動端部，直到該致動器之該可移動端部接觸該中間溫度工作站為止；以及b.進一步使該中間溫度工作站在該冷卻裝置之該較冷階級之該方向中移動，以造成在該中間溫度工作站與該冷卻裝置之該第一階級間之接觸，亦在該冷卻裝置之該較冷階級之該方向上推動該第一階級與該整個冷卻裝置，而該冷卻裝置係包含該第二較冷階級，如此使得在無任何作用力施加至該要被冷卻物品之情況下，於接合該較冷階級與該冷工作站之一接合部以及在接合該中間溫度工作站以及該冷卻裝置之該第一階級之一接合部處增加壓力。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該致動器具有一未耦合位置，該耦合器係構形成使得在該未耦合位置處藉由該致動器，該中間溫度工作站以及該第一階級係以機械且熱力方式分離並且該冷工作站，以及該較冷階級係以機械與熱力方式進行分離。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之耦合器，該致動器具有一範圍之運動，而該耦合器係構形成使得在一耦合位置處藉由該致動器，該中間溫度工作站以及該冷卻裝置之該第一階級係以機械與熱力方式進行耦合。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之耦合器，該耦合器係可構形成使得在一耦合位置中藉由該致動器，該冷工作站以及該冷卻裝置之該較冷階級係以機械與熱力方式進行耦合。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之耦合器，該耦合器可構形成使得在該耦合位置中，藉由該致動器，當供應該致動器動力以擴展時，增加介於該冷工作站與該冷卻裝置之該較冷階級間之壓力，而無任何作用力施加至該要被冷卻之物品。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之耦合器，該耦合器可構形成使得：在該耦合位置中，藉由該致動器，當供應該致動器動力以擴展時，增加介於該冷工作站與該冷階級間之熱耦合，而無任何作用力施加至該要被冷卻之物品。
  30. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該致動器包含有一氣動致動器。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之耦合器，而該等致動器包含有複數個氣動致動器，而該等氣動致動器可配置成以串聯方式進行操作。
  32. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該致動器支撐部件包含有一表面，該表面可配置成實質上面對該冷工作站，該致動器包含有一線性延伸部件，而該部件係耦合至該致動器支撐件表面以及該冷卻裝置之該冷階級以在供給該致動器動力時，將該冷卻裝置推動遠離該致動支撐件，而朝向該冷卻裝置之該較冷端部。
  33. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，更包含有一以可釋放方式將該冷卻裝置與該耦合器進行耦合之耦合器。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之耦合器，該冷卻裝置包含有一裝置凸緣，該中間溫度工作站包含有一凸緣元件，該裝置凸緣與該中間溫度工作站凸緣元件可塑形並尺寸製造成使得：a.在一第一旋轉位置中，藉由該冷卻裝置，該第一階級相對該耦合器之平移可限制至於嵌入位置之一範圍中，以及b.以及在一第二旋轉位置中，藉由該冷卻裝置，相對該耦合器，該第一階級可在所嵌入位置之範圍外自由平移。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之耦合器，該中間溫度工作站凸緣元件包含有開口，該致動器支撐件包含有開口，而該冷卻裝置第一階級包含有翼部，而該等翼部係安裝在該中間溫度工作站凸緣元件與該致動器支撐件之該等開口中。
  36. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該冷卻裝置包含有一低溫冷卻器。
  37. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，該要被冷卻之物品包含有一磁鐵。
  38. 如申請專利範圍第30項所述之耦合器，該氣動致動器係包含有一以氦氣致動之致動器。
  39. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，更包含有：a.一要被冷卻物品；以及b.以功能性方式耦合至該要被冷卻物品之設備。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之耦合器，該要被冷卻物品包含有一磁鐵。
  41. 如申請專利範圍第39項所述之耦合器，以功能性方式耦合至該要被冷卻物品之設備係包含有一磁振造影(magnetic resonance imaging)設備。
  42. 如申請專利範圍第39項所述之耦合器，以功能性方式耦合至該要被冷卻物品之設備包含有一質子串放射治療設備(proton beam radiation treatment apparatus)。
  43. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，更包含有一冷卻裝置。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之耦合器，該冷卻裝置包含有一低溫冷卻器。
  45. 如申請專利範圍第23項所述之耦合器，更包含有一收回致動器，而該致動器係耦合至該第一階級，而該收回致動器係為不同於該耦合致動器之一致動器，該收回致動器可配置成將該第一階級從一耦合位置移動至一未耦合位置。
  46. 一種以熱力方式將一冷卻裝置耦合至一要被冷卻物品之方法，該冷卻裝置具有至少一冷卻階級，該方法包含有下列步驟：a.提供一熱耦合器，而該耦合器包含有：i.與該要被冷卻物品連接，且構形成與該冷卻裝置之一冷階級耦合之一冷工作站；ii.以機械剛性方式連接至該冷工作站之一致動器支撐件，該冷階級係以可移動方式安裝在介於該致動器支撐件與該冷工作站之間；iii.連接至該冷階級之至少一翼形延伸部可構形成以安裝通過在該致動器支撐件中之至少一對應開口；iv.可配置一接合致動器以在供應動力之狀態下，施加實質上相等且相對之作用力至該冷階級之該至少一個翼形延伸部以及該致動器支撐件，因此，在無任何作用力施加至要被冷卻之物品之情況下，使該冷階級從一未耦合位置朝向並進入一耦合位置，而接觸該冷工作站；v.一塑形與尺寸製造成覆蓋一圍繞該冷卻裝置之冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，該冷卻裝置包含有該冷工作站；以及vi.一塑形並尺寸製造成覆蓋一要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件係可配置成用於覆蓋一已冷卻物品真空，而該已冷卻物品真空係在液壓上獨立於該冷卻裝置真空；b.將該冷卻裝置導入該冷卻裝置真空封閉件，如此使得該至少一個翼形延伸部通過在該致動器支撐件中之該對應開口並且將該冷卻裝置之該冷階級定位在介於該致動器支撐件與該冷工作站間之一未耦合位置中；c.旋轉該冷卻裝置，如此使得該至少一個翼形延伸部相對該致動器；以及d.供應該致動器動力，如此使得其接合該翼形延伸部，因此，使該冷階級從一未耦合位置，朝向一耦合位置，而接觸該冷工作站，而無任何作用力施加至該要被冷卻之物品。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之耦合方法，該致動器包含有一氣動致動器，而供應該致動器動力之步驟包含有增加提供至該致動器之一氣體壓力。
  48. 如申請專利範圍第46項所述之方法，提供一熱耦合器之步驟更包含有提供一連接至該冷階級之銦襯墊。
  49. 如申請專利範圍第46項所述之方法，該致動器係包含有一氣動致動器，而供應該致動器動力之步驟包含有增加提供至該致動器之該氦氣壓力。
  50. 如申請專利範圍第46項所述之耦合方法，更包含有在該冷卻裝置真空封閉件中建立一真空之步驟。
  51. 如申請專利範圍第46項所述之耦合方法，更包含有致動該冷卻裝置之步驟。
  52. 如申請專利範圍第51項所述之耦合方法，致動該冷卻裝置之該步驟可在供應該致動器動力之前進行。
  53. 如申請專利範圍第51項所述之耦合方法，致動該冷卻裝置之該步驟可在供應該致動器動力之後進行。
  54. 如申請專利範圍第46項所述之耦合方法，提供一耦合器之該步驟包含有提供一收回致動器，而該收回致動器係耦合該冷階級，而該收回致動器係為一不同於該耦合致動器之致動器，而該耦合方法更包含有供應該收回致動器動力以將該冷階級從該耦合位置移動至一未耦合位置之步驟。
  55. 一種用於將一冷卻裝置以熱力方式耦合至一要被冷卻物品之方法，該冷卻裝置具有一第一及一第二較冷之冷卻階級，該等階級係以剛性方式相互連接，該方法包含有下列步驟：a.提供一熱耦合器，而該耦合器包含有：i.構形成以可釋放方式與該冷卻裝置之該第一階級耦合之一中間溫度工作站；ii.以固定方式連接至該要被冷卻物品以及亦以可釋放方式與該冷卻裝置之該第二、較冷階級進行耦合之一冷工作站；iii.一以剛性方式將該冷工作站連接至一致動器支撐件之固定件；iv.連接至該第一階級之至少一翼形延伸部係構形成以安裝通過在該中間溫度工作站中之至少一對應開口；v.一將該致動器支撐件耦合至該中間溫度工作站之一致動器，該致動器及該固定件可構形成使得在供應該致動器動力之狀態下使該中間溫度工作站移動遠離該致動器支撐件，並亦可以下進行接觸：A.使該中間溫度工作站與該冷卻裝置之該第一階級進行接觸；以及B.使該冷卻裝置較冷階級與該冷工作站進行接觸；因此，可在無任何作用力施加至該要被冷卻物品之情況下，在該第一階級與該較冷階級上建立實質上相等且彼此相對之作用力；vi.一塑形與尺寸製造成覆蓋一圍繞該冷卻裝置之一冷卻裝置真空之冷卻裝置真空封閉件，該冷卻裝置係包含有該冷工作站；以及vii.一塑形並尺寸製造成覆蓋一要被冷卻物品之已冷卻物品真空封閉件，該已冷卻物品真空封閉件係在液壓上獨立於該冷卻裝置真空，如此使得可在不中斷在該已冷卻物品真空封閉件中之一真空下，中斷在該冷卻裝置真空封閉件中之一真空；b.將該冷卻裝置導入該冷卻裝置真空封閉件，如此使得該至少一個翼形延伸部通過在該致動器支撐件中之該對應開口；c.藉由旋轉該冷卻裝置而將該冷卻裝置之該第一階級定位在一未耦合位置中，如此使得該至少一翼形延伸部相對該中間溫度工作站；以及d.供應該致動器動力，如此使得在介於下列間產生接觸：i.使該中間溫度工作站與該冷卻裝置之該第一階級進行接觸；以及ii.使該冷卻裝置較冷階級與該冷工作進行接觸。
  56. 如申請專利範圍第55項所述之耦合方法，該致動器包含有一氣動致動器，而供應該致動器動力之該步驟包含有增加提供至該致動器之一氣體壓力。
  57. 如申請專利範圍第55項所述之耦合方法，更包含有在該冷卻裝置真空封閉件中建立一真空之步驟。
  58. 如申請專利範圍第55項所述之耦合方法，更包含有致動該冷卻裝置之步驟。
  59. 如申請專利範圍第58項所述之耦合方法，致動該冷卻裝置之步驟係在供應該致動器動力之步驟前產生。
  60. 如申請專利範圍第58項所述之耦合方法，致動該冷卻裝置之步驟係在供應該致動器動力之步驟後產生。
  61. 如申請專利範圍第55項所述之耦合方法，提供一耦合器之步驟係包含有提供一收回致動器之步驟，該收回致動器係耦合至該冷卻裝置，而該收回致動器係為一不同於該耦合致動器之致動器，而該耦合方法更包含有供應該收回致動器動力以將該冷階級從該耦合位置移動至一未耦合位置之步驟。
  62. 如申請專利範圍第61項所述之耦合方法，更包含有將氦氣導入該冷卻裝置真空封閉件之步驟。
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