脉管制冷机的结构特点

 斯特林制冷机和G-M制冷机作为回热式低温制冷机中两大品种，长期以来得到广泛应用，但它们有一个显著的缺点，即:冷端存在一个运动的排出器。这一冷端运动部件带来了诸多不利因素，诸如可靠性差、冷端振动和电磁干扰大、整机平均无故障寿命(MTFF)短，这些缺点已经成了它们在各自应用领域内进一步发展的严重障碍。另一个很明显的例子是，虽然斯特林制冷机在制冷效率上远高于J-T制冷机，但由于冷端运动部件的存在，使它难以实现冷头的低振动微型化，因而不能像J-T制冷机那样实现快速制冷，从而难以应用于导弹的快速制导。再如G-M制冷机，在其主要的应用领域半导体制造业中，由于其冷端排出器的振动影响，电路线宽的进一步变窄受到很大程度的限制。而且，随着部分超灵敏超导器件对配套低温设施的振动和电磁干扰要求的日渐严格，斯特林和G-M制冷机已经越来越难以满足日益增长的实际需要。

 

在20世纪60年代提出，并从20世纪80年代中期以来得到迅速发展的脉管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新。它取消了冷端排出器，而通过脉管热端小孔和气库的共同作用来实现制冷所需的压力波和质量流的相位差。冷端运动部件的完全取消，使得脉冲管能像间壁式的J-T制冷机那样保持冷端的低振动、低电磁干扰和较长的整机使用寿命，并能将冷头最大限度地微型化以实现快速制冷;另一方面，经过一系列重大改进，其实际制冷效率也已经达到甚至超过了斯特林制冷机。这些显著的优点使得脉冲管制冷机成为近十几年来小型低温制冷机研究的一大热门，内部物理机理的研究在逐步深入，应用范围也在日渐拓展，逐渐成为了回热式低温制冷机的更新换代品种。