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SNIS JOSEPHSON阵列冷冻操作的测试
无抽象的无低温操作对于传播超电导率的应用至关重要，在某些情况下确实是不可避免的。在电量计算中，由于尚不可用的针对高温超导体制造的电压标准应用的约瑟夫森连接阵列，因此无法降低冰箱的大小和复杂性，以降低冰箱的大小和复合度。在INRIM开发的SNIS技术使用低温超导体，但允许在液体氦气温度上运行。因此，适用于紧凑的冷冻标准很有趣。我们研究了用DC和RF照射下的闭合循环冰箱冷却的SNIS设备。与设备的热设计有关的问题是分析的。RF步骤对观察到的连接数量的依赖性被详细说明，并解释为芯片内部功率消散的结果。
适用于太空应用的光学低温冷却器
尽管在抑制微振动方面取得了重大进展，但仍然需要真正无振动的替代性低温冷却技术。例如，这已在欧空局制定的欧洲空间领域空间技术需求路线图（即欧洲空间技术协调进程）中有所体现。主要驱动力之一是高质量卫星数据的市场不断增长，这些数据服务于无数的经济、科学和社会目标。虽然这一趋势起源于传统的政府资助的空间计划，但市场上新空间技术公司的数量和活动正在呈指数级增长。除了消除微振动之外，新空间趋势还需要更小、更便宜、更可靠的低温冷却器。因此，小型化、降低成本和可靠性也是关键挑战。
利用微型低温冷却器在小型卫星上实现高温超导磁体
高温超导 (HTS) 带可以通过非常细的导线传输非常大的电流，而且没有电阻。这意味着 HTS 带可以缠绕成不产生热量的轻质高场电磁铁。因此，HTS 电磁铁在太空领域非常有用，因为太空领域对尺寸和重量有极大的限制，而且很难通过辐射方式消散传统铜电磁铁产生的热量。因此，HTS 被认为是一种小型化技术，能够在小型卫星上产生高磁场，用于电力推进、辐射屏蔽、姿态控制和感应储能等应用。HTS 设备需要在低温下运行，通常在 77 K 或以下。使用电制冷机可以在太空中保持这些低温。制冷机的性质及其与 HTS 电磁铁的集成方式对 SWaP（尺寸、重量和功率）要求有重大影响。本文介绍了旨在集成到立方体卫星中的 HTS 电磁铁设计的建模和初步物理测试。这项工作采用数值建模和实验相结合的方法，研究了单个微型低温冷却器是否可以将 HTS 电磁铁冷却到临界温度以下。使用 Sunpower CryoTel MT 低温冷却器，重量仅为 2.1 千克，长度和直径分别仅为 243 毫米和 73 毫米，仅使用 40 W 的输入功率即可获得低于 75 K 的电磁铁温度，同时保持 40 °C 的热端温度。这表明 HTS 电磁铁可以使用微型单级低温冷却器在小型卫星上运行。
讲座 20 低温冷却器
• 许多红外天文学需要< 3 K，因此不能通过制冷机来满足 – “无制冷剂”超导磁体或SQUID阵列 – 再液化LN 2 、LHe或其他制冷剂 – 热辐射屏蔽的冷却 – 基于HiTc的电子设备的冷却，例如用于电池的微波滤波器
低温 RSP2 生产低温冷却器和...
雷神空间与机载系统正在积极推进这一系统，因为该系统具有有益的探测器化学特性。砷掺杂硅 (Si:As) 焦平面为长波红外 (LWIR) 天文学和地球传感应用提供了卓越的性能；然而，操作需要低温冷却至 12 K 以下。现有的最先进的空间和机载闭式循环低温冷却器系统通常无法同时将所需负载保持在 12 K / 55 K 以下，因此通常采用储存制冷剂系统。所需制冷剂的数量相当大，很容易超过仪器的质量和体积。因此，发射质量和体积限制对任务寿命产生了严重限制。因此，闭环低温解决方案不仅可以提供更小的质量和体积，还可以提供更长的任务寿命和更低的物流成本。迄今为止，雷神公司已经设计、建造和测试了三种不同的热机械单元 (TMU)，以满足 Si:As 和其他系统的要求：AFRL 资助的高容量-RSP2 (HC-RSP2)、IRAD 资助的 LT-RSP2 和生产 LT-RSP2。
模块化线性驱动低温冷却器电子设备
Iris Technology Corporation 开发的模块化高级低温冷却器电子设备 (MACE) 系统将可配置的高功率电机驱动器与精确遥测功能相结合，其设计可承受辐射加固。位于低温冷却器附近的遥测聚合单元 (TAU) 通过在本地数字化传感器数据以传输回控制器，最大限度地减少了敏感低温冷却器反馈的衰减和污染，而主控制单元 (MCU) 中的多个 500 W 驱动通道可提供高达 95% 效率的功率波形。模块化设计概念允许在需要更多通道时添加驱动卡，或移除驱动卡以减小尺寸、重量和功耗。TAU 集成了多达 14 个外部传感器，总数据速率高达每秒 800,000 个样本，由控制软件动态分配给任何遥测组合。可以通过安装商用组件或利用替代控制方案来降低抗辐射控制器组件的成本，从而实现电子设备的低成本版本。雷神公司进行了一次演示，演示中驱动了高容量 RSP2 (HC-RSP2) 低温冷却器，温度和振动控制环路在高功率和低低温下关闭。本文讨论了 MACE 的开发、测试和经验教训。
微型斯特林制冷机可靠性发展
微型斯特林制冷机广泛应用于车载、机载和舰载战术红外系统，具有效率高、体积小、重量轻、制冷快、振动小、工作温度范围广等优点。随着红外探测器的快速发展，热成像系统对制冷机的性能和可靠性提出了更高的要求，世界各国的制冷机制造商都在努力提高产品的可靠性。本文首先介绍了可靠性的一些基本概念以及RICOR、Thales Cryogenics和BAE等公司的可靠性预计方法。其次介绍了20世纪50年代以来战术微型斯特林制冷机的可靠性增长和发展趋势。最后介绍了几种可靠性加速方法。航天用斯特林制冷机成本高、可靠性高，不在本文讨论范围之内。
航空航天冷冻机选择最佳有效载荷性能
目前已在太空中部署和开发未来部署的各种航空航天冷冻冷却器设计所证明的，可变的有效负载要求促使人们需要广泛选择的冷冻冷却器类型和尺寸。反向Brayton，Stirling，Pulse Tube和Joule-Thomson是最常见的类型，以及这些类型的混合组合，例如Cryocoolers的Raytheon Stirling / Pulse Tube Tage（RSP2）系列。这些类型中的每一种都体现了其独特的优势，其相关性和重要性是有效载荷依赖的功能。工作温度，热负荷，制冷阶段的数量，有效载荷物理配置和最大允许的发射振动是关键有效负载要求的示例，可驱动选择最佳冷冻机类型和大小的选择。另一个关键因素是采购成本，特别是对于需要低温制冷的新兴类别的“响应空间”红外传感器。本文讨论了各种冷冻机类型的优势和劣势，以及如何将这些特性与用户在有效载荷要求上的最大优势保持一致。