本实用新型属于低温制冷技术领域，具体涉及一种低振动的低温测试装置。
背景技术：
低温测试装置是一种方便实用的实验室低温系统，该装置能提供极低的温度环境，可用于新材料、超导、电子器件、凝聚态物理、表面物理等方面的研究、测试和实验。在某些特殊领域，对制冷装置的低振动环境提出了极高的要求。例如，在采用X射线对冷冻靶球进行相衬表征的惯性约束核聚变系统中，要求冷冻靶球位置稳定性在1um甚至更小。
考虑到冷源利用的便捷性，常常需要采用G-M低温制冷机或脉冲管制冷机。但是，不管是采用G-M低温制冷机还是脉冲管制冷机制方式，都会导致被冷却样品振动指标达不到测试所需要求。这是由于：一、制冷机与真空腔体直接连接，导致制冷机的振动直接传递给真空腔体，继而影响冷冻靶球；二、冷冻靶球直接连接在制冷机冷头上，导致制冷机的振动直接传递给冷冻靶球；三、真空腔体通过非减振支架连接在地面，导致地面振动传递给真空腔体，继而传递给冷冻靶球。
技术实现要素：
本实用新型针对现有的技术问题作出改进，即实用新型所要解决的技术问题是提供一种低振动的低温测试装置，能够有效隔绝制冷机、外界振动对被冷却样品的影响。
本实用新型的技术方案为：一种双悬臂式低振动低温制冷系统，通过公知的滑动装置活动安装于真空腔体内部，其特征在于，包括：卧式的样品导冷杆，其一端A安装被冷却样品，并对被冷却样品进行制冷；卧式的制冷机，其具备冷头装置，该冷头装置与所述样品导冷杆柔性热连接；卧式的内悬臂，其一端固定所述制冷机；卧式的外悬臂，其设有供所述内悬臂非接触地嵌套布置于其内部的内腔，所述样品导冷杆的另一端部B绝热安装于该外悬臂的端部；以及后支座，包括后支座壳体以及位于该后支座壳体内的第一安装基座、第二安装基座，所述外悬臂远离样品导冷杆的一端固定于所述后支座壳体上，所述第二安装基座与所述后支座壳体固连并安装于所述滑动装置上，所述第一安装基座不与所述后支座壳体直接接触且另行安装于所述滑动装置上，所述内悬臂远离样品导冷杆的一端固定于所述第一安装基座上，所述第一安装基座和第二安装基座均配备大质量的配重块。
与现有技术相比，本实用新型具有如下效果：
1)选用双悬臂支撑的方式，内悬臂固定制冷机，外悬臂固定样品导冷杆。制冷机和被冷却样品单独支撑，各单独支撑装置即内悬臂和外悬臂均通过大质量配重块和隔振橡胶垫相结合的方式安装于滑块上。一方面隔离了制冷机对后支座的振动影响，另一方面隔离了后支座振动对样品导冷杆以及被冷却样品的影响。
2)外悬臂的安装基座一分为二，内悬臂的安装基座在中间，进一步减小内悬臂对外悬臂的振动影响。
3)内悬臂和外悬臂采取非接触式嵌套布置的形式，具有结构紧凑、体积小的特点，适合于安装于体积有限的真空腔体内部。
4)被冷却样品通过无氧铜柔性导冷带等柔性连接方式与制冷机的冷头热连接，而非常见的与制冷机冷头直接接触连接，能有效隔离制冷机振动对被冷却样品的影响。
5)常温冷屏、低温冷屏的设置进一步提高了整个系统的制冷效果，减少了冷量损失。样品导冷杆外围的第二常温冷屏和第二低温冷屏分别与制冷机冷头外围的第一常温冷屏和第一低温冷屏柔性连接，在进行冷量传输的同时，亦避免了相互间的振动传输。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的双悬臂式低振动低温制冷系统在真空腔体内部的安装示意图。
图2是本实用新型实施例的双悬臂式低振动低温制冷系统结构示意图。
图3是本实用新型实施例中样品导冷杆与冷头转接轴之间柔性热连接示意图。
图4是本实用新型实施例中第一低温冷屏与第二低温冷屏之间柔性热连接示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
关于本文中所使用的方向用语，例如：左、右等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
如图1和图2所示，本实施例提供的双悬臂式低振动低温制冷系统103位于真空腔体内部。真空腔体由相互连接的球形腔体101和圆柱形腔体102组成。双悬臂式低振动低温制冷系统103位于圆柱形腔体102内。
双悬臂式低振动低温制冷系统103包括制冷机、内悬臂50、外悬臂60、后支座、样品导冷杆12、低温冷屏和常温冷屏。圆柱形腔体102内壁上安装可沿圆柱形腔体轴向进行滑动调节的滑动装置104，双悬臂式低振动低温制冷系统的后支座安装于该滑动装置上。通过该方式，整个双悬臂式低振动低温制冷系统103可沿圆柱形腔体102轴向进行移动调节。通过移动调节，可实现滑动样品导冷杆12上的被冷却样品11的左右移动。滑动装置104采用现有公知的滑动结构方案，这里采用滑块104a结合导轨(图2中未示出)的结构形式。由于滑动装置104为现有技术，这里不再详细叙述。
制冷机可选用公知的G-M低温制冷机或者脉冲管制冷机。考虑到工作过程无需额外添加工质、冷头振动小便于安装等特点，本实施例选用卧式安装的G-M低温制冷机。G-M低温制冷机包括分离设置的压缩机(图中未示出)和膨胀机41。压缩机和膨胀机41之间采用氦气管道连接。膨胀机上41的左端设有冷头装置。冷头装置包括具备第一冷却温度的一级冷头42和具备第二冷却温度的二级冷头43。二级冷头43用于导冷杆12的制冷，一级冷头用于低温冷屏的制冷。一级冷头冷却成65至120K、优选冷却成80至100K，二级冷却台冷却成为4.2至10K。
后支座通过法兰盘固连于外悬臂60的右端，由后支座壳体70、第一安装基座52、第二安装基座、第一配重块51和第二配重块61组成。
内悬臂50为卧式安装的铝合金悬臂梁结构，其左端固定安装制冷机的膨胀机41。内悬臂右端固连第一安装基座52，该基座通过橡胶减震垫63安装于滑块104a上。为了隔离制冷机振动对滑动装置104的影响，第一安装基座52配备大质量的第一配重块51。制冷机的膨胀机41与内悬臂50之间的连接处同样可设置橡胶减振垫(图中未示出)，进一步提高减震效果。
外悬臂60用于固定安装样品导冷杆12，为卧式安装的铝合金悬臂梁结构，其内部设有内腔60a。同样地，后支座壳体70内设有空腔70a。内悬臂50非接触地嵌套布置于外悬臂60的内腔60a和支座壳体70的空腔70a内。外悬臂60的右端通过法兰盘固连后支座壳体70的左端。后支座壳体70内壁固定安装有第二安装基座62a、62b。第二安装基座共计两套，分别为置于第一安装基座的左侧和右侧。同样地，第二安装基座62a、62b通过橡胶减震垫63减震安装于滑块104a上。与内悬臂方案类似，为了隔离外悬臂60和滑动装置104的振动传递，第二安装基座同样配备大质量的第二配重块61。内悬臂的第一安装基座52和外悬臂的第二安装基座62相互独立地安装于各自的滑块上，两者并不直接接触。这里采用两套第二安装基座，分别位于第一安装基座的两侧，便于悬臂配重块的调节，也使得外悬臂更为稳固。
被冷却样品11如冷冻靶球放置于样品导冷杆12的左端并被夹持。样品导冷杆12通过直接接触对被冷却样品11进行制冷。
外悬臂60与样品导冷杆12的之间进行绝热式的安装连接，其具体连接方式灵活多样。本实施中，在样品导冷杆12外部套装呈筒状的第一壳体10，样品导冷杆12通过绝热支架(图中未示出)安装于第一壳体10内。第一壳体10的右端设有径向向外的环状凸缘10a。环状凸缘10a通过第二壳体30连接外悬臂60。该第二壳体30为带锥度的、卧式的环形件，该环形件的左端固定连接环状凸缘10a，右端固定连接外悬臂60的左端。
如样品导冷杆12与二级冷头43之间的距离过远，可在二级冷头43上增加冷头转接轴44。冷头转接轴44的右端通过法兰盘接口与二级冷头43固定热连接，工作状态下，冷头转接轴44保持与二级冷头43共同的第二冷却温度。冷头转接轴44的左端与样品导冷杆12的右端同轴且相向设置。冷头转接轴44的左端通过第一无氧铜柔性导冷带31与样品导冷杆12的右端进行柔性热连接，如图3所示。采用柔性导冷带或柔性导冷绳进行柔性热连接为现有公知技术，这里不再详述。
低温冷屏和常温冷屏的设置是为了更好地减少冷量损失。低温冷屏由第一低温冷屏45和第二低温冷屏13组成。第一低温冷屏45设置于二级冷头43、冷头转接轴44的外围，且固定热连接于一级冷头42上。因此，第一低温冷屏45保持了与一级冷头42共同的第一冷却温度。第二低温冷屏13设置于样品导冷杆12和第一壳体10之间，第二低温冷屏13与第一低温冷屏45之间采用第二无氧铜柔性导冷带32进行柔性热连接，隔离样品导冷杆12来自于制冷机的振动，如图4所示。
常温冷屏由第一常温冷屏46和第二常温冷屏14组成。第一常温冷屏46设置于第一低温冷屏45和外悬臂60之间，可固定安装于制冷机的膨胀机41的壳体上。第二常温冷屏14设置于第二低温冷屏13和第一壳体10之间，第二低温冷屏13和第二常温冷屏14均通过绝热支架(图中未示出)安装于样品导冷杆12和第一壳体10之间。第二常温冷屏14和第一常温冷屏46之间通过柔性的绝热被33连接，同样隔离了两者间的振动传递。
本实施例中，制冷机的膨胀机41通过内悬臂50安装于后基座上，而样品导冷杆12通过外悬臂60也安装于后基座上，制冷机和样品导冷杆12相互独立的安装，减少了制冷机对样品导冷杆12的振动影响。内悬臂50和外悬臂60采取非接触式嵌套布置的形式，结构紧凑、体积小。
进一步，第一安装基座63和第二安装基座62适当地增加配重块，进一步减少了振动的传递。同时，外悬臂60、内悬臂50的基座固定以及膨胀机41的固定均采用橡胶垫进行减振处理。
此外，样品导冷杆12与制冷机二级冷头43之间、第一低温冷屏45和第二低温冷屏13之间、第一常温冷屏46和第二常温冷屏14之间均通过柔性导冷带、柔性绝热被等方式连接，有效隔离了相互之间的振动影响。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。