現在の低温超伝導や宇宙探査などの先端分野では、液体ヘリウム温度域の冷却技術に対して、小型化、高信頼性および長寿命の特性が切実に求められています。多段ステアリング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。本稿では、熱結合構造の三段階ステアリングパルスチューブ冷却システム1台を設計・開発しました。本システムは中科力函製の二段階高周波ステアリング冷凍機（70 Hz）を用いて三段目を予冷し、70 Kで5 W（すなわち70 Kでの冷凍能力は5 W）および32 Kで2 Wの冷凍量を提供します。三段目のコールドチップに対し、まずSageを用いて簡略化した冷凍機モデルを構築し、運転周波数、平均圧力、予冷温度などの重要な運転パラメータを決定しました；その後、三段目のシミュレーション最適化を行い、最終的に設計および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の条件下で冷端の最低温度が5.16 Kに達し、典型的な冷凍能力は6 Kで50 mW、7 Kで102 mWであることを示しています。

三段;液体ヘリウム温度域;再生器;パルスチューブ冷凍機