一种低温测试探杆的制作方法

本申请涉及低温测量领域，尤其涉及一种低温测试探杆。

背景技术：

低温测试探杆主要用于连接超导器件及常温测量仪器，实现微波、偏置电流及超低频电压的传输。其将微波及偏置电流驱动信号从常温仪器上引入到低温下的超导器件上，再将超导器件产生的超低频电压引出到常温测量仪器。由于超低频电压参数通常应用于自动控制、振动测量、结构分析等专业中，其频率低至毫赫兹，信号周期长，振幅变化极其缓慢，因此准确测量较为困难。在频率达到毫赫兹范围时，由于其传输电压引入误差而导致技术指标往往只能达到10^-3量级，无法满足高准确度超低频电压参数的测量需求。

技术实现要素：

本发明提出一种低温测试探杆，解决超导器件超低频电压参数测量准确度低的问题。

本申请实施例提供一种低温测试探杆，用于连接超导器件及常温测试仪器，包含接线盒、外管、滑动法兰、波导、偏置引线、超低频电压输出引线，所述滑动法兰位于所述外管的外壁，用于将低温测试探杆固定于低温杜瓦瓶口；所述外管的外壁和所述低温杜瓦的外壁都是金属，通过所述滑动法兰固定并处于导通状态；所述接线盒位于所述低温测试探杆的顶部，所述接线盒外壁为金属，与所述外管固定并处于导通状态；所述偏置引线、波导和超低频电压输出引线位于接线盒和外管内部，用于连接位于所述低温测试探杆底部的超导器件；所述超低频电压输出引线为双芯屏蔽线。

优选地，所述双芯屏蔽线的屏蔽层引出线接地。

优选地，所述双芯屏蔽线的屏蔽层引出线连接到低温杜瓦的外壁上，并且，所述屏蔽层引出线接地。

在用于超导器件测试时，所述双芯屏蔽线的正导线一端与超导器件电压输出正端相连，另一端与接线盒电压输出正端相连；所述双芯屏蔽线的负导线一端与超导器件电压输出负端相连，另一端与接线盒电压输出负端相连；所述双芯屏蔽线的屏蔽层连接到所述屏蔽端。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本发明在电压引线的选用和连接上与以往不同，其采用了双芯屏蔽线。经测量，用以往的引线设计方式传输毫赫兹频率的超低频电压时，测量误差为10^-3量级，而将所述双芯屏蔽线的屏蔽层连接低温杜瓦的外壁和地后，测量误差达到了10^-4量级。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为传统低温测试探杆的结构示意图，(a)超低频电压输出引线为无屏蔽线，(b)超低频电压输出引线为同轴线；

图2为本发明低温测试探杆的结构示意图；

图3为本发明低温测试探杆与常温测量仪器连接示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请的技术方案。

图1为传统低温测试探杆的结构图。

作为标准装置中连接常温仪器与低温下超导器件的设备，低温测试探杆不仅要以低损耗传输驱动信号，还要将超导器件产生的超低频电压信号精确的传输到常温端，实现超低频电压的测量。

低温测试探杆在标准装置中的作用是实现浸泡在液氦中的超导器件与常温仪器间的电气连接，并将微波源的输出通过探杆的波导传输到超导器件上，并将超导器件产生的超低频电压传输到室温的测量仪器上。

低温测试探杆一端处于液氦中，另一端处于常温状态，两端温差超过三百度。低温测试探杆的外管主要起支撑作用，考虑到导热影响，避免液氦快速蒸发，外管选择不锈钢材料。波导、偏置引线、超低频电压输出引线均位于外管内部，波导用于将处于室温下的微波源的微波脉冲信号传输到低温下的超导器件上，偏置引线用于将常温输出的偏置信号引入到超导器件，在微波脉冲信号和偏置信号的共同驱动下，超导器件将产生准确的超低频电压，通过外管中的超低频电压输出引线传输到室温端。

低温测试探杆的电压输出引线一端直接连接到探杆底部的超导器件电压输出端，另一端连接到探杆顶部的接线盒电压输出端。

传统的低温测试探杆电压输出引线通常采用无屏蔽层纯铜线11，12分别连接到电压输出端的正、负端(见图1.a)，或采用两根同轴线21，22分别连接到电压输出端的正、负端并将屏蔽层连接在一起，分别从超导器件电压输出正、负端连接到接线盒电压输出正、负端，并且避免将屏蔽层连接到低温测试探杆的外管，以防止在操作低温测试探杆或杜瓦时引入干扰(见图1.b)。

图2为本发明低温测试探杆的结构图。

本申请实施例提供一种低温测试探杆，用于连接超导器件及常温测试仪器，包含接线盒、外管、滑动法兰、波导、偏置引线、超低频电压输出引线，所述超低频电压输出引线为双芯屏蔽线。

所述滑动法兰位于所述外管的外壁，用于将低温测试探杆固定于低温杜瓦瓶口；所述外管的外壁和所述低温杜瓦的外壁都是金属，通过所述滑动法兰固定并处于导通状态。

所述接线盒位于所述低温测试探杆的顶部，所述接线盒外壁为金属，与所述外管采用金属连接(例如采用金属钉)固定。所述接线盒的外壁和所述外管的外壁处于导通状态。

所述偏置引线、波导和超低频电压输出引线(所述超低频电压输出引线为双芯屏蔽线)位于接线盒和外管内部，用于连接位于所述低温测试探杆底部的超导器件。所述接线盒上有电压输出端、偏置信号输入端、微波脉冲信号输入端。

所述偏置引线一端连接到接线盒上的偏置信号输入端，另一端连接到所述超导器件上的偏置信号输入端；

所述波导的一端连接到接线盒顶部的微波脉冲信号输入端，另一端连接到超导器件的微波输入端；

所述超低频电压输出引线一端连接到接线盒电压输出端，另一端连接到超导器件电压输出端。所述接线盒电压输出端包含正端“+”、负端“-”和屏蔽端“o”，具体地，用作超低频电压输出引线的双芯屏蔽线的正导线一端与超导器件电压输出正端相连，另一端与接线盒电压输出正端相连；双芯屏蔽线的负导线一端与超导器件电压输出负端相连，另一端与接线盒电压输出负端相连；双芯屏蔽线的屏蔽层连接到所述屏蔽端。

优选地，所述双芯屏蔽线的屏蔽层引出线接地。优选地，所述双芯屏蔽线的屏蔽层引出线连接到低温杜瓦的外壁上；并且，所述屏蔽层引出线接地。再例如：所述超低频电压引线的屏蔽层与低温杜瓦外壁相连，再共同连接到地。

图3为本发明低温测试探杆与常温测量仪器连接示意图。优选地，低温测试探杆还包含第二双芯屏蔽线，所述第二双芯屏蔽线，用于连接常温测量仪器与所述接线盒的电压输出端。所述第二双芯屏蔽线的正导线、负导线、屏蔽层分别连接到所述接线盒电压输出端的正端、负端和屏蔽端，并将接线盒上的屏蔽端连接到低温杜瓦表面。

本技术方案中应予以保护的技术点主要为量子低温测试探杆的超低频电压输出引线的选材及连接方式。由于超低频电压测量的特殊性，本发明中的超低频电压输出引线选用了双芯屏蔽线，并将屏蔽层连接到了杜瓦外壁，并共同连接到地。经测量，此种连接方式下，毫赫兹频率的超低频电压输出误差由10^-3量级降低到了10^-4量级。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。