一种悬浮式对称减振低温装置的制作方法
1.本实用新型属于低温物理实验装置技术领域，具体地，涉及一种悬浮式对称减振低温装置。
背景技术：
2.无液氦制冷机恒温器主要采用gm制冷机和pt制冷机，考虑到成本问题，科研人员常选用gm制冷机。但由于工作原理的限制，gm制冷机在工作时产生的振动比较大，一般在1μm以上，因此采用gm制冷机制成的低温恒温器也有同样级别的振动水平。对于一些精密光学实验，尤其是stm afm spm等对振动水平有严格要求的实验，这类恒温器并不能满足测试条件。
3.目前针对gm制冷机振动较大的问题，主要有两类减振措施：一类是，在制冷机下面增加橡胶波纹管，内部填充氦气。这类减振方式在低温时氦气会发生部分液化，使得橡胶波纹管吸附在冷头上，无法起到很好的减振作用；另一类是：在制冷机下增加金属波纹管，在抽真空后金属波纹管虽然在径向不会发生形变，但由于大气压力的存在，会使波纹管在轴向发生收缩，处于压缩状态的波纹管同样不能很好的起到减振的作用。
技术实现要素：
4.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种悬浮式对称减振低温装置，制冷机位于对称放置的减振组件与补偿减振组件中间，制冷机与低温恒温器主腔通过减振组件连通，使得制冷机处于悬浮状态；补偿减振组件通过抵消抽真空后大气压及制冷机对减振组件产生的压力，使波纹管处于接近自然状态的正常弹性变化量范围，从而有最好的减振效果。该设计将制冷机工作时的振动转移到减振组件及补偿减振组件上，从而避免了振动对低温恒温器主腔的影响，解决了由于制冷机工作时振动较大引起的测试干扰问题，扩大了无液氦低温恒温器的适用范围。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种悬浮式对称减振低温装置，包括制冷机、低温恒温器主腔、减振组件、补偿减振组件、真空抽气口、限位器、支撑杆、连接杆、抽真空阀门以及安装法兰；真空抽气口、补偿减振组件、制冷机、减振组件、安装法兰、低温恒温器主腔自上而下依次排列；减振组件与补偿减振组件通过连接杆连接在一起；补偿减振组件通过支撑杆固定在安装法兰上；抽真空阀门设置在安装法兰上；制冷机位于补偿减振组件和减振组件中间。
7.优选地，补偿减振组件包括补偿减振波纹管、补偿减振顶法兰、补偿减振底法兰；
8.补偿减振波纹管、补偿减振顶法兰、补偿减振底法兰组成完全密封性结构；
9.可对补偿减振组件内部抽真空的真空抽气口位于补偿减振顶法兰边缘。
10.优选地，减振组件包括减振波纹管、减振顶法兰、减振底法兰；
11.减振组件通过减振顶法兰与制冷机连接；
12.减振组件通过减振底法兰固定在安装法兰上；
13.减振组件与低温恒温器主腔连通，真空度相同。
14.优选地，连接杆由4根不锈钢柱组成，连接所述补偿减振组件与所述减振组件；
15.连接杆固定于补偿减振底法兰及减振顶法兰上，且在减振顶法兰上等间距设置。
16.优选地，支撑杆两端固定于补偿减振顶法兰与安装法兰上；
17.支撑杆由4根不锈钢柱组成，并在补偿减振顶法兰上等间距设置；
18.支撑杆贯穿补偿减振底法兰。
19.优选地，限位器安装在支撑杆上，具体分布在距离补偿减振底法兰上方、下方各1cm处。
20.优选地，安装法兰位于所述低温恒温器主腔的顶部，对所述低温恒温器主腔进行密封；
21.安装法兰上设置有减振组件、支撑杆以及抽真空阀门。
22.优选地，抽真空阀门带有旋钮开关，可手动控制阀门开、关状态；
23.抽真空阀门一端与所述低温恒温器主腔相连，一端可与外置泵组相连，对低温恒温器及减振组件抽真空。
24.优选地，制冷机还包括一级冷头、二级冷头，一级冷头、二级冷头自上而下依次安装；
25.优选地，为低温恒温器主腔提供低温的一级冷头和二级冷头均位于低温恒温器主腔内。
26.优选地，所述减振波纹管与所述补偿减振波纹管是弹性系数、尺寸一致的波纹管。
27.本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型采用制冷机悬浮式设计，制冷机与低温恒温器主腔中间利用减振组件作为过渡，使制冷机工作时处于悬浮状态，降低了制冷机工作时振动对低温恒温器主腔的影响；补偿减振组件与减振组件采用对称设计，由连接杆固定在一起，利用补偿组件来抵消大气压及制冷机对抽真空后的减振波纹管造成的压力，使波纹管处于接近自然状态的正常弹性变化范围内，从而吸收绝大部分振动，制冷机、补偿减振组件、减振组件、低温恒温器主腔的振动逐级递减。上述设计基本消除了制冷机工作时振动对低温恒温器主腔的影响，振动水平降至纳米水平，拓宽了该装置在低温低振动领域的应用范围。
附图说明
28.图1是本实用新型一种悬浮式对称减振低温装置的正视图。
29.图1中的附图标记说明如下：
30.1-制冷机；11-一级冷头；12-二级冷头；2-低温恒温器主腔；3-减振组件；31-减振顶法兰；32-减振底法兰；33-减振波纹管；4-补偿减振组件；41-补偿减振顶法兰；42-补偿减振底法兰；43-补偿减振波纹管；5-真空抽气口；6-限位器；7-支撑杆；8-连接杆；9-抽真空阀门；10-安装法兰。
具体实施方式
31.现将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制
本实用新型的范围。
32.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
34.如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种悬浮式对称减振低温装置，包括制冷机1、低温恒温器主腔2、减振组件3、补偿减振组件4、真空抽气口5、连接杆8、支撑杆7、限位器6、抽真空阀门9以及安装法兰10。
35.真空抽气口5、补偿减振组件4、制冷机1、减振组件3、安装法兰10、低温恒温器主腔2自上而下依次排列；
36.减振组件3与补偿减振组件4通过连接杆8连接在一起；
37.补偿减振组件4通过支撑杆7固定在安装法兰10上；
38.抽真空阀门9设置在安装法兰10上；
39.制冷机1位于补偿减振组件4和减振组件3中间。
40.进一步优选但非限制性的实施例中，补偿减振组件4包括补偿减振波纹管43、补偿减振顶法兰41、补偿减振底法兰42；
41.补偿减振波纹管43、补偿减振顶法兰41、补偿减振底法兰42组成完全密封性结构；
42.补偿减振组件4通过4根由不锈钢柱制成的支撑杆7固定在安装法兰10上；
43.真空抽气口5位于补偿减振顶法兰41边缘，可对补偿减振组件4内部抽真空。
44.进一步优选但非限制性的实施例中，减振组件3包括减振波纹管33、减振顶法兰31、减振底法兰32；
45.减振组件3与补偿减振组件4通过连接杆8连接在一起，具体为连接杆8两端固定在减振顶法兰31和补偿减振底法兰42上；
46.减振组件3通过减振顶法兰31与制冷机1固定连接，通过减振底法兰32固定在安装法兰10上；
47.减振组件3与所述低温恒温器主腔2连通，真空度相同。
48.进一步优选但非限制性的实施例中，连接杆8由4根不锈钢柱组成，且在减振顶法兰31上等间距设置。
49.进一步优选但非限制性的实施例中，支撑杆7由4根不锈钢柱组成，并在补偿减振顶法兰41上等间距设置；
50.支撑杆7贯穿补偿减振底法兰42，两端分别固定在补偿减振顶法兰41和安装法兰10上。
51.进一步优选但非限制性的实施例中，限位器6安装于所述支撑杆7上，具体分布在补偿减振底法兰42的上方、下方各1cm处。
52.进一步优选但非限制性的实施例中，抽真空阀门9带有旋钮开关，可手动控制阀门开、关状态；
53.抽真空阀门9一端与所述低温恒温器主腔2相连，一端可与外置泵组相连，对低温恒温器主腔2及减振组件3抽真空。
54.进一步优选但非限制性的实施例中，安装法兰10位于所述低温恒温器主腔2的顶
部，对低温恒温器主腔2进行密封，其上安装有减振组件3、支撑杆7和抽真空阀门9；
55.安装法兰10由不锈钢制成，热导性能差，硬度大，尽可能降低安装法兰10处室温热辐射对低温恒温器主腔2的影响，也可以承受制冷机1、减振组件3、补偿减振组件4和抽真空阀门9的重量。
56.进一步优选但非限制性的实施例中，制冷机1包含一级冷头11和二级冷头12，一级冷头11、二级冷头12自上而下依次安装，冷头通过减振组件3置于低温恒温器主腔2内。
57.进一步优选但非限制性的实施例中，减振波纹管33与补偿减振波纹管43是弹性系数、尺寸一致的波纹管。
58.所述低温装置工作时，首先连接抽真空阀门9与外置泵组，打开抽真空阀门9对低温恒温器主腔2和减振组件3组成的腔体进行抽真空，待真空度达到要求后停止泵抽，此时由于低温恒温器主腔2内为真空状态，减振波纹管33会向下收缩；其次，开启制冷机1对低温恒温器主腔2进行降温，此时可发现经过减振组件3减振后安装法兰10仍可感受到一定程度的振动；最后，对补偿减振组件4进行抽真空，连接真空抽气口5与外置泵组，随着补偿减振组件4真空度的降低，补偿减振波纹管43开始向上收缩，并通过连接杆8带动减振法兰向上移动，待补偿减振波纹管43的长度与减振波纹管33长度一致且处于接近自然状态下的正常弹性变化范围内时，停止泵抽，在补偿减振底法兰42附近对限位器6的位置进行固定。此时，制冷机产生的振动经过补偿减振组件4、减振组件3逐级吸收后，在安装法兰10位置几乎感受不到振动，经过测振装置测试得到低温恒温器主腔2的振动水平降低至纳米水平。
59.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
技术特征：
1.一种悬浮式对称减振低温装置，包括制冷机(1)、低温恒温器主腔(2)、减振组件(3)、补偿减振组件(4)、真空抽气口(5)、限位器(6)、支撑杆(7)、连接杆(8)、抽真空阀门(9)以及安装法兰(10)，其特征在于：真空抽气口(5)、补偿减振组件(4)、制冷机(1)、减振组件(3)、安装法兰(10)、低温恒温器主腔(2)自上而下依次排列；减振组件(3)与补偿减振组件(4)通过连接杆(8)连接在一起；补偿减振组件(4)通过支撑杆(7)固定在安装法兰(10)上；抽真空阀门(9)设置在安装法兰(10)上；制冷机(1)位于补偿减振组件(4)和减振组件(3)中间。2.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述补偿减振组件(4)包括补偿减振波纹管(43)、补偿减振顶法兰(41)、补偿减振底法兰(42)；所述补偿减振波纹管(43)、补偿减振顶法兰(41)、补偿减振底法兰(42)组成完全密封性结构；可对所述补偿减振组件(4)内部抽真空的真空抽气口(5)位于补偿减振顶法兰(41)边缘。3.根据权利要求2所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述减振组件(3)包括减振波纹管(33)、减振顶法兰(31)、减振底法兰(32)；所述减振组件(3)，其上通过减振顶法兰(31)与所述制冷机(1)连接；所述减振组件(3)，其下通过减振底法兰(32)固定在安装法兰(10)上；所述减振组件(3)与所述低温恒温器主腔(2)连通，真空度相同。4.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述连接杆(8)由4根不锈钢柱组成，连接所述补偿减振组件(4)与所述减振组件(3)；所述连接杆(8)固定于补偿减振底法兰(42)及减振顶法兰(31)上，且在减振顶法兰(31)上等间距设置。5.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述支撑杆(7)两端固定于补偿减振顶法兰(41)与安装法兰(10)上；所述支撑杆(7)由4根不锈钢柱组成，并在补偿减振顶法兰(41)上等间距设置；所述支撑杆(7)贯穿补偿减振底法兰(42)。6.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述限位器(6)安装在支撑杆(7)上，具体分布在补偿减振底法兰(42)的上方、下方各1cm处。7.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述安装法兰(10)位于所述低温恒温器主腔(2)的顶部，对所述低温恒温器主腔(2)进行密封；所述安装法兰(10)上设置有减振组件(3)、支撑杆(7)以及抽真空阀门(9)。8.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述抽真空阀门(9)带有旋钮开关，可手动控制阀门开、关状态；所述抽真空阀门(9)一端与所述低温恒温器主腔(2)相连，一端可与外置泵组相连，对
低温恒温器主腔(2)及减振组件(3)抽真空。9.根据权利要求1所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述制冷机(1)还包括一级冷头(11)、二级冷头(12)，一级冷头(11)、二级冷头(12)自上而下依次安装；为所述低温恒温器主腔(2)提供低温的一级冷头(11)和二级冷头(12)均位于低温恒温器主腔(2)内。10.根据权利要求3所述的一种悬浮式对称减振低温装置，其特征在于：所述减振波纹管(33)与所述补偿减振波纹管(43)是弹性系数、尺寸一致的波纹管。
技术总结
一种悬浮式对称减振低温装置，包括：制冷机、低温恒温器主腔，减振组件、补偿减振组件、真空抽气口、限位器、支撑杆、连接杆、抽真空阀门以及安装法兰；真空抽气口、补偿减振组件、制冷机、减振组件、安装法兰、低温恒温器主腔自上而下依次排列；减振组件与补偿减振组件通过连接杆连接在一起；补偿减振组件通过支撑杆固定在安装法兰上；抽真空阀门设置在安装法兰上；制冷机位于补偿减振组件和减振组件中间。本实用新型采用对称式减振组件设计，将制冷机悬浮安装于补偿减振组件、减振组件中间，避免了制冷机与低温恒温器主腔直接接触，补偿减振组件设计使波纹管均处于接近自然状态的弹性变化量范围内，消除了制冷机工作时振动对低温恒温器主腔的影响，振动水平降低至纳米水平。振动水平降低至纳米水平。振动水平降低至纳米水平。
