現在、低温超伝導や宇宙探査などの先端分野では、液体ヘリウム温度領域の冷却技術における小型化、高信頼性および長寿命の特性に対する緊急の要求があります。多段階スターリング型パルスチューブ冷凍機は、これらの要求を満たす非常に有望な解決策です。本論文では、熱結合構造の三段階スターリング型パルスチューブ冷凍システムを設計・製作しました。本システムは、中科力函製作の二段高周波スターリング冷凍機（70 Hz）を用いて三段目を予冷し、70 Kで5 W、32 Kで2 Wの冷凍能力を提供します。三段目の冷凍指に対しては、まずSageを用いて簡略化モデルを構築し、運転周波数、平均圧力、予冷温度などの主要運転パラメータを決定しました。次に三段目のシミュレーション最適化を行い、最終的に設計と実験プラットフォームの構築を完了しました。実験結果は、平均圧力1.4 MPa、周波数21 Hz、総入力電力約370 Wの条件下で、冷端最低温度が5.16 Kに達し、典型的な冷凍能力が6 Kで50 mW、7 Kで102 mWであることを示しました。

三段階;液体ヘリウム温度領域;再生器;パルスチューブ冷凍機