Fortschrittliche Bereiche wie Tieftemperatur-Supraleitung und Weltraumforschung stellen dringende Anforderungen an miniaturisierte, hochzuverlässige und langlebige Kühltechnik im flüssigen Heliumtemperaturbereich. Mehrstufige Stirling-Pulsrohr-Kühler sind eine vielversprechende Lösung zur Erfüllung solcher Anforderungen. In dieser Arbeit wurde ein dreistufiges Stirling-Pulsrohr-Kühlsystem mit thermisch gekoppelkter Struktur entworfen und entwickelt. Das System verwendet einen zweistufigen Hochfrequenz-Stirling-Kühler (70 Hz) von Zhongke Lihan zur Vorkühlung der dritten Stufe und bietet eine Kühlleistung von 5 W bei 70 K sowie 2 W bei 32 K. Für den kalten Finger der dritten Stufe wurde zunächst ein vereinfachtes Kühlermodell mit Sage erstellt, um die wichtigsten Betriebsparameter einschließlich Betriebsfrequenz, mittlerem Druck und Vorkühltemperatur zu bestimmen; anschließend wurde die dritte Stufe simuliert und optimiert und schließlich Design und experimentelle Plattform fertiggestellt. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass bei einem mittleren Druck von 1,4 MPa, einer Frequenz von 21 Hz und einer Gesamtleistung von etwa 370 W die minimale Kaltendtemperatur 5,16 K erreicht, mit einer typischen Kühlleistung von 50 mW bei 6 K und 102 mW bei 7 K.

dreistufig; flüssiges Helium-Temperaturbereich; Wärmeübertrager; Pulsrohrkühler