현재 저온 초전도, 우주 탐사 등 첨단 분야에서는 액체 헬륨 온도 구간 냉각 기술의 소형화, 고신뢰성 및 긴 수명 특성에 대한 긴급한 요구가 있습니다. 다단계 스털링 펄스 튜브 냉동기는 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 매우 유망한 해결책입니다. 본 논문에서는 열 결합 구조의 3단계 스털링 펄스 튜브 냉각 시스템 1대를 설계 및 제작하였습니다. 본 시스템은 중과리한에서 생산한 2단계 고주파 스털링 냉동기(70 Hz)를 사용하여 3단계를 예냉하며, 70 K에서 5 W, 32 K에서 2 W의 냉량을 제공합니다. 3단계 콜드팁에 대해 먼저 Sage를 사용하여 단순화된 냉동기 모델을 구축하여 주요 운전 파라미터인 운전 주파수, 평균 압력 및 예냉 온도를 결정하였으며; 이후 3단계에 대해 시뮬레이션 최적화를 수행하고 최종적으로 설계 및 실험 플랫폼 구축을 완료하였습니다. 실험 결과, 평균 압력 1.4 MPa, 주파수 21 Hz, 총 입력 전력 약 370 W 조건에서 냉단 최저 온도는 5.16 K에 도달할 수 있었고, 6 K에서 50 mW, 7 K에서 102 mW의 대표 냉량을 달성하였습니다.

3단계; 액체 헬륨 온도 구간; 회수기; 펄스 튜브 냉동기