浅析采用二级脉管制冷机进行氦的液化

　　稀土类金属化合物Er（Ni1-xCox）的单位体积比热容美国标准局用工程塑料制造低温制冷机的汽缸与活塞，在单级斯特林制冷机上实现液氦温度。在4.2K时的冷量为4mW，*低温度为3.1K，用于超导量子干涉仪的冷却。日本松原洋一等利用三级脉管机达到4.2K以下温度。*低温度达2.9K；并应用二级G-M机加单级脉管制冷机实现3.5K温度。

　　日本东京工业大学和东芝公司的研究小组及三菱公司研究小组在二级G-M制冷机（美国CVI公司的G-M机），用295gEr3Ni直径为0.2～0.3mm球状颗粒取代铅丸作为蓄冷材料，试验时进气压力2.0～2.2MPa与排气压力为0.6～1.0MPa条件下，当运转速度为60r/min与24r/min时，第二级冷头*低温度为4.96K与3.22K.4.2K时测得冷量为0.28W.日本三菱电机公司利用除汽缸外，整体制冷系统与东京大学装置基本相同的G-M机，**级与第二级汽缸直径分别为61.9mm与40mm.**级蓄冷器采用150目磷青铜丝网和50.3～0.5mm铅丸复合蓄冷材料，空隙率为0.33；用破碎状的直径为0.2～0.5mm的Er3Ni颗粒作为第二级蓄冷材料，空隙率为0.46，进、排气压力分别为2MPa与0.5MPa，当制冷机转速为20r/min，获得*低温度为2.41K，在n=45r/min时，在4.2K时制冷量为0.8W。浙江大学与杭州制氧机研究所在Z1He-051253型气动式二级索尔文制冷机上，应用稀土化合物Er3Ni代替第二级蓄冷器上铅丸，获得液氦温度。浙江大学自制二级脉管制冷机达到3.1K温度，在4.2K制冷量达到300mW。

　　德国GThummes等应用二级脉管制冷机进行氦的液化。脉管和蓄冷器均由不锈钢制成。它们的尺寸为：一级脉管535mm×0.3mm×140mm，一级蓄冷器559mm×0.3mm×140mm，二级脉管515.5mm×0.25mm×330mm，二级蓄冷器530mm×0.5mm×180mm。一级蓄冷器填充1280层不锈钢网。第二级蓄冷器采用复合稀土材料作填料，它由ErNi0.9Co0.1、ErNi和铅丸组成，比例为40%、27%与33%。压缩机选用商品化的6kW的G-M压缩机。氦气由501氦气罐经减压供给。