杨忠衡，王 鸽，黄永华*，朱佳奇

（1.上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海 200240；2.上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114）

0 引言

随着小型低温制冷机技术的成熟和商业化推广，以制冷机为冷源在低温实验应用越来越广泛[1−3]。在这些应用中，有相当部分对实验温度提出了超高稳定性的要求。然而，回热式低温制冷机自身的工作原理，即通过内部工质交变流动和周期性膨胀实现制冷，决定了其冷头上始终存在一定幅度的周期性温度波动。在4～20 K温区，该温度波动的最大幅值可达200 mK以上[4]，这对于有温度高稳定性要求的应用是难以接受的。

为了抑制冷头温度波动向下游应用对象的传递，国内外诸多学者进行了相关研究，主要实现方法可分为热阻法和热容法两大类。热阻法是通过人为增加或增大制冷机冷头与目标控温部件之间的热阻来抑制波动的传递。Hasegawa等[4]和Nakamura等[5]将纤维增强塑料（FRP）热阻层安插于冷头与恒温铜块之间，成功地将±200 mK量级的波动抑制到±5 mK以内。中国科学院理化技术研究所的Bo等[6]采用大量低热导率的不锈钢材料作为连接件，使恒温区域在25 K时的稳定度达到0.22 mK。热容法是通过在制冷机冷头部位加装高热容材料，使得温度波动得到衰减。翁捷敏等[7]在液氢温区温度计标定系统中，通过在制冷机冷头位置安装铅块，使20 K温区的温度波动由110 mK降低至20 mK以内。Li等[8]将制冷机内的高压氦气引出一部分至与冷头连接的独立氦罐，氦液化后大幅提升有效热容，使得冷头温度波动幅度从530 mK降低到54 mK。……