تفرض مجالات البحث المتقدمة مثل الموصلية الفائقة عند درجات حرارة منخفضة واستكشاف الفضاء طلبًا عاجلًا على تقنيات التبريد في منطقة درجة حرارة الهيليوم السائل من حيث التصغير والموثوقية العالية وطول العمر، ويُعد مبرد ستيرلنغ متعدد المراحل ذو أنبوبة نابضة حلًا واعدًا للغاية لتلبية هذه الاحتياجات. صمم هذا البحث وصنع نظام تبريد من نوع أنبوبة نابضة ثلاثي المراحل بتركيب حراري متصل. يستخدم النظام مبرد ستيرلنغ عالي التردد ثنائي المراحل (70 هرتز) من إنتاج شركة زونغ كه لي هان للتمهيد للتبريد على المرحلة الثالثة، ويوفر طاقة تبريد 5 واط عند 70 كلفن و2 واط عند 32 كلفن. بالنسبة للإصبع المبرد للمرحلة الثالثة، تم أولاً إنشاء نموذج مبسط للمبرد باستخدام Sage لتحديد المعايير التشغيلية الأساسية مثل التردد التشغيلي والضغط المتوسط ودرجة حرارة التبريد المسبق؛ ثم تم إجراء محاكاة وتحسين للمرحلة الثالثة وأخيرًا تم إكمال التصميم وبناء منصة الاختبار. تشير نتائج التجربة إلى أنه عند ضغط متوسط 1.4 ميجا باسكال وتردد 21 هرتز وإجمالي استهلاك كهربائي حوالي 370 واط، يمكن أن يصل أقل درجة حرارة عند الطرف البارد إلى 5.16 كلفن، مع قدرة تبريد نموذجية تبلغ 50 ملي واط عند 6 كلفن و102 ملي واط عند 7 كلفن.

ثلاثي المراحل;منطقة درجة حرارة الهيليوم السائل;مبادل حراري;مبرد أنبوبة نابضة