【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于量子計算、低溫超導，具體涉及一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，適用于提高屏蔽腔體的溫度均勻度和避免熱脹冷縮造成的屏蔽腔各個部分以及屏蔽腔與外真空腔的相對位置畸變。
技術介紹
1、量子計算、低溫超導具有廣泛的前瞻性應用，涵蓋國防量子通信安全、新型超導材料研發、超導醫學成像、高能物理等方面，無論量子計算抑或低溫超導，最基本的要求都是需要提供穩定的液氦低溫環境，因此非常關鍵的技術就是進行熱屏蔽。
2、當前提供液氦低溫環境最主流的方式是通過液氦制冷機提供制冷量來冷卻所需要的系統。然而制冷機的制冷功率通常在液氦4k低溫情況下僅有1w左右，且隨著所需溫度的降低而減小，因此這極大的限制了系統能達到的最低溫度和系統的最大負載。解決這一問題的關鍵有兩點，一是增大研發更大制冷功率的制冷機，二是優化系統負載，其中就包括可以通過增大熱屏蔽效果減小熱輻射和熱傳導帶來的系統負載。
3、熱屏蔽的核心是增加熱阻抗，目前傳統方法包括錫紙多層纏繞，低熱傳導吸收材料如保溫棉纏繞，真空隔離等方式。但這些單一技術要么只能減小熱傳導，要么僅能減小熱輻射，難以完全有效進行熱屏蔽。更為先進的方式是利用鍍金的金屬屏蔽層來組成屏蔽熱輻射，輔以低熱傳導材料連接支撐各屏蔽層，這種方式在量子計算、低溫超導領域也已得到有效應用。但存在問題有：1、屏蔽層鍍金成本難以控制；2、各屏蔽層之間，屏蔽層與低溫件之間的相對位置易在熱脹冷縮過程中發生畸變；3、各屏蔽層之間的各處溫度不均勻。
技術實現思路
1、本專利技
2、本專利技術的上述目的通過以下技術手段來實現：
3、一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，包括第一屏蔽筒和第二屏蔽筒，還包括第一上固定鋼環、第一下固定鋼環、第二上固定鋼環、第二下固定鋼環、以及多根鋼絲，第二屏蔽筒設置在第一屏蔽筒中，第二屏蔽筒和第一屏蔽筒共中心軸，第一上固定鋼環和第一下固定鋼環分別通過螺栓與第一屏蔽筒的筒壁的頂部和底部固定連接，第二上固定鋼環和第二下固定鋼環分別通過螺栓與第二屏蔽筒的筒壁的頂部和底部固定連接，第一上固定鋼環和第一下固定鋼環的內側壁上分別均勻設置有相同數量的內凸固定組，每個內凸固定組包括一對內凸固定塊，第二上固定鋼環和第二下固定鋼環的外側壁上分別均勻設置有相同數量的外凸連接塊，第一上固定鋼環的外凸連接塊的數量與第二下固定鋼環的內凸固定組的數量相同，第二下固定鋼環的每個外凸連接塊與第一上固定鋼環的其中一個第一內凸固定組中的兩個內凸固定塊通過鋼絲固定連接，第二上固定鋼環的每個外凸連接塊與第一下固定鋼環的其中一個第一內凸連接中的兩個內凸固定塊通過鋼絲固定連接，第二上固定鋼環和第二下固定鋼環的每個外凸連接塊的垂直投影均位于與對應的外凸連接塊連接的兩個內凸固定塊的垂直投影的對稱軸上。
4、第二上固定鋼環和第二下固定鋼環的所有外凸連接塊的垂直投影均勻分布在第二下固定鋼環的垂直投影圓上。
5、每個鋼絲的其中一端設置有外螺紋，另一端設置有螺帽，外凸連接塊上設置有斜向螺紋孔，內凸固定塊上設置有固定孔，鋼絲的螺紋端穿過固定孔，再旋入到斜向螺紋孔中，從而將對應的外凸連接塊和內凸固定塊進行固定，且螺帽底面與內凸固定塊的表面緊密貼合。
6、如上所述第一屏蔽筒的頂部和底部分別設置有第一蓋板和第一底板，第一蓋板與第一上固定鋼環固定連接，第一底板與第一下固定鋼環固定連接，第一蓋板中心開設有第一開口，第一大封口蓋與第一開口形狀和大小均適配，第一大封口蓋中心開設有第一通光孔，第一小封口蓋與第一通光孔的狀和大小均適配；
7、如上所述第二屏蔽筒的頂部和底部分別設置有第二蓋板和第二底板，第二蓋板與第二上固定鋼環固定連接，第二底板與第二下固定鋼環固定連接，第二蓋板中心開設有第二開口，第二大封口蓋與第二開口形狀和大小均適配，第二大封口蓋中心開設有第二通光孔，第二小封口蓋與第二通光孔的狀和大小均適配。
8、如上所述第一屏蔽筒和第二屏蔽筒的側壁上分別沿周向開設有多個位置對應的第三通光孔和第四通光孔；第一屏蔽筒和第二屏蔽筒的所有表面均進行鏡面拋光；第一屏蔽筒與第一蓋板以及第一底板之間均通過鍍銀螺栓固定連接，第二屏蔽筒和第二蓋板以及第二底板之間均通過鍍銀螺栓固定連接；第一屏蔽筒與第一蓋板以及第一底板之間均涂抹有潤滑脂，第二屏蔽筒與第二蓋板以及第二底板之間接觸面均涂抹有潤滑脂。
9、還包括外真空裝置，外真空裝置的上部內壁和下部內壁上分別沿周向均勻設置有相同數量的內凸固定組，每個內凸固定組包括一對內凸固定塊，第一上固定鋼環和第一下固定鋼環的外側壁上分別均勻設置有相同數量的外凸連接塊，外真空裝置的內凸固定組的數量與第一上固定鋼環以及第一下固定鋼環的所有外凸連接塊的數量相同，上部內壁處的內凸固定塊所在平面距離第一下固定鋼環所在平面的垂直高度差，與下部內壁處的內凸固定塊所在平面距離第一上固定鋼環所在平面的垂直高度差相同；第一下固定鋼環的每個外凸連接塊與外真空裝置的上部內壁的其中一個內凸固定組中的兩個內凸固定塊通過鋼絲固定連接，第一上固定鋼環的每個外凸連接塊與外真空裝置的下部內壁的其中一個內凸連接中的兩個內凸固定塊通過鋼絲固定連接，第一上固定鋼環和第一下固定鋼環的每個外凸連接塊的垂直投影均位于與對應的外凸連接塊連接的兩個內凸固定塊的垂直投影的對稱軸上，第一上固定鋼環和第一下固定鋼環的所有外凸連接塊的垂直投影均勻分布在第一下固定鋼環的垂直投影圓上。
10、如上所述上部內壁處的內凸固定塊所在平面距離第一下固定鋼環所在平面的垂直高度差，與下部內壁處的內凸固定塊所在平面距離第一上固定鋼環所在平面的垂直高度差相同。
11、還包括液氦制冷機，外真空裝置、第一屏蔽筒、第二屏蔽筒的側壁上均開設有冷頭插入孔，液氦制冷機的冷頭包括一級冷頭和二級冷頭，二級冷頭設置在一級冷頭內部，二級冷頭的長度大于一級冷頭的長度，一級冷頭和二級冷頭上均設置有外翻固定環，一級冷頭依次穿過外真空裝置和第一屏蔽筒的冷頭插入孔，并通過一級冷頭的外翻固定環與第一屏蔽筒的外側壁通過螺栓固定連接，二級冷頭穿過第二屏蔽筒的冷頭插入孔，并通過二級冷頭的外翻固定環與第二屏蔽筒的外側壁通過螺栓固定連接。
12、本專利技術相對于現有技術，具有以下有益效果：
13、(1)、本專利技術通過吊拉連接的方式提高了第二屏蔽筒在第一屏蔽筒中的相對位置穩定性、以及第一屏蔽筒在外真空裝置中的相對位置穩定性，解決了低溫裝置從常溫到低溫過程的熱脹冷縮造成的位置偏移問題。
14、(2)、本專利技術的第一屏蔽筒和第二屏蔽筒均由純度99.995％以上并退火的無氧銅加工而成，可以僅利用無氧銅原材料情況下獲得了熱輻射系數<0.02的輻射屏蔽效果，是不同于表面鍍金處理的低熱輻射系數獲取方法，可以在超過10升體積情況下可以實現第二屏蔽筒整體的溫度梯度<1開爾文，減小了低溫系統的整體熱負載，提升了傳統熱輻射屏蔽層設計的熱屏蔽效果，提高了腔體的溫度均本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，包括第一屏蔽筒(102)和第二屏蔽筒(202)，其特征在于，還包括第一上固定鋼環(301)、第一下固定鋼環(302)、第二上固定鋼環(303)、第二下固定鋼環(304)、以及多根鋼絲(305)，第二屏蔽筒(202)設置在第一屏蔽筒(102)中，第二屏蔽筒(202)和第一屏蔽筒(102)共中心軸，第一上固定鋼環(301)和第一下固定鋼環(302)分別通過螺栓與第一屏蔽筒(102)的筒壁的頂部和底部固定連接，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)分別通過螺栓與第二屏蔽筒(202)的筒壁的頂部和底部固定連接，第一上固定鋼環(301)和第一下固定鋼環(302)的內側壁上分別均勻設置有相同數量的內凸固定組，每個內凸固定組包括一對內凸固定塊(307)，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)的外側壁上分別均勻設置有相同數量的外凸連接塊(306)，第一上固定鋼環(301)的外凸連接塊(306)的數量與第二下固定鋼環(304)的內凸固定組的數量相同，第二下固定鋼環(304)的每個外凸連接塊(306)與第一上固定鋼環(301)的其中一個第
2.根據權利要求1所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)的所有外凸連接塊(306)的垂直投影均勻分布在第二下固定鋼環(304)的垂直投影圓上。
3.根據權利要求2所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，每個鋼絲(305)的其中一端設置有外螺紋，另一端設置有螺帽，外凸連接塊(306)上設置有斜向螺紋孔，內凸固定塊(307)上設置有固定孔，鋼絲(305)的螺紋端穿過固定孔，再旋入到斜向螺紋孔中，從而將對應的外凸連接塊(306)和內凸固定塊(307)進行固定，且螺帽底面與內凸固定塊(307)的表面緊密貼合。
4.根據權利要求3所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，所述第一屏蔽筒(102)的頂部和底部分別設置有第一蓋板(101)和第一底板(103)，第一蓋板(101)與第一上固定鋼環(301)固定連接，第一底板(103)與第一下固定鋼環(302)固定連接，第一蓋板(101)中心開設有第一開口，第一大封口蓋(104)與第一開口形狀和大小均適配，第一大封口蓋(104)中心開設有第一通光孔，第一小封口蓋(105)與第一通光孔的狀和大小均適配；
5.根據權利要求4所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，所述第一屏蔽筒(102)和第二屏蔽筒(202)的側壁上分別沿周向開設有多個位置對應的第三通光孔(106)和第四通光孔(206)；第一屏蔽筒(102)和第二屏蔽筒(202)的所有表面均進行鏡面拋光；第一屏蔽筒(102)與第一蓋板(101)以及第一底板(103)之間均通過鍍銀螺栓固定連接，第二屏蔽筒(202)和第二蓋板(201)以及第二底板(203)之間均通過鍍銀螺栓固定連接；第一屏蔽筒(102)與第一蓋板(101)以及第一底板(103)之間均涂抹有潤滑脂，第二屏蔽筒(202)與第二蓋板(201)以及第二底板(203)之間接觸面均涂抹有潤滑脂。
6.根據權利要求2所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，還包括外真空裝置(403)，外真空裝置(403)的上部內壁和下部內壁上分別沿周向均勻設置有相同數量的內凸固定組，每個內凸固定組包括一對內凸固定塊(307)，第一上固定鋼環(301)和第一下固定鋼環(302)的外側壁上分別均勻設置有相同數量的外凸連接塊(306)，外真空裝置(403)的內凸固定組的數量與第一上固定鋼環(301)以及第一下固定鋼環(302)的所有外凸連接塊(306)的數量相同，上部內壁處的內凸固定塊(307)所在平面距離第一下固定鋼環(302)所在平面的垂直高度差，與下部內壁處的內凸固定塊(307)所在平面距離第一上固定鋼環(301)所在平面的垂直高度差相同；第一下固定鋼環(302)的每個外凸連接塊(306)與外真空裝置(403)的上部內壁的其中一個內凸固定組中的兩個內凸固定塊(307)通過鋼絲(305)固定連接，第一上固定鋼環(301)的每個外凸連接塊(306)與外真空裝置(403)的下部內壁的其中一個內凸...
【技術特征摘要】
1.一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，包括第一屏蔽筒(102)和第二屏蔽筒(202)，其特征在于，還包括第一上固定鋼環(301)、第一下固定鋼環(302)、第二上固定鋼環(303)、第二下固定鋼環(304)、以及多根鋼絲(305)，第二屏蔽筒(202)設置在第一屏蔽筒(102)中，第二屏蔽筒(202)和第一屏蔽筒(102)共中心軸，第一上固定鋼環(301)和第一下固定鋼環(302)分別通過螺栓與第一屏蔽筒(102)的筒壁的頂部和底部固定連接，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)分別通過螺栓與第二屏蔽筒(202)的筒壁的頂部和底部固定連接，第一上固定鋼環(301)和第一下固定鋼環(302)的內側壁上分別均勻設置有相同數量的內凸固定組，每個內凸固定組包括一對內凸固定塊(307)，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)的外側壁上分別均勻設置有相同數量的外凸連接塊(306)，第一上固定鋼環(301)的外凸連接塊(306)的數量與第二下固定鋼環(304)的內凸固定組的數量相同，第二下固定鋼環(304)的每個外凸連接塊(306)與第一上固定鋼環(301)的其中一個第一內凸固定組中的兩個內凸固定塊(307)通過鋼絲(305)固定連接，第二上固定鋼環(303)的每個外凸連接塊(306)與第一下固定鋼環(302)的其中一個第一內凸連接中的兩個內凸固定塊(307)通過鋼絲(305)固定連接，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)的每個外凸連接塊(306)的垂直投影均位于與對應的外凸連接塊(306)連接的兩個內凸固定塊(307)的垂直投影的對稱軸上。
2.根據權利要求1所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，第二上固定鋼環(303)和第二下固定鋼環(304)的所有外凸連接塊(306)的垂直投影均勻分布在第二下固定鋼環(304)的垂直投影圓上。
3.根據權利要求2所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，每個鋼絲(305)的其中一端設置有外螺紋，另一端設置有螺帽，外凸連接塊(306)上設置有斜向螺紋孔，內凸固定塊(307)上設置有固定孔，鋼絲(305)的螺紋端穿過固定孔，再旋入到斜向螺紋孔中，從而將對應的外凸連接塊(306)和內凸固定塊(307)進行固定，且螺帽底面與內凸固定塊(307)的表面緊密貼合。
4.根據權利要求3所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，所述第一屏蔽筒(102)的頂部和底部分別設置有第一蓋板(101)和第一底板(103)，第一蓋板(101)與第一上固定鋼環(301)固定連接，第一底板(103)與第一下固定鋼環(302)固定連接，第一蓋板(101)中心開設有第一開口，第一大封口蓋(104)與第一開口形狀和大小均適配，第一大封口蓋(104)中心開設有第一通光孔，第一小封口蓋(105)與第一通光孔的狀和大小均適配；
5.根據權利要求4所述一種用于液氦低溫系統的屏蔽腔裝置，其特征在于，所述第一屏蔽筒(102)和第二屏蔽筒(202)的側壁上分別沿周向開設有多個位置對應的第三通光孔(106)和第四通光孔(206)；第一屏蔽筒(102)和第二...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳邵龍，周志強，張國盛，黃垚，高克林，管樺，
申請(專利權)人：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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