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脉冲管制冷机得益于低温端没有运动部件，具有结构简单、可靠性高等优点，在抗电磁干扰、降低振动和长寿命方面有明显优势，成为小型低温制冷机研究的热门课题。研制无磁非金属高频脉冲管制冷机能够进一步降低其振动和电磁干扰，从而为直接冷却高灵敏度低温超导器件提供可能。本文即围绕高频脉冲管制冷机的优化和无磁化展开，主要内容如下：
1、单级金属型高频脉冲管制冷机深低温优化。对常用金属高频斯特林型脉冲管制冷机的优化是脉冲管制冷机冷指无磁非金属化的前提条件。介绍了单级高频斯特林型脉冲管制冷机的深低温优化工作，其中着重介绍了为实用性而采用的喷嘴型双向的优化工作。优化后得到的制冷机在235W的电功率输入条件下，无负荷温度可以达到28.6K；输入功率200W时，冷头可达到29.4K，在35.6K有0.5W的制冷量。这是目前国内无多路旁通的单级高频脉冲管制冷机获得的最低温度，国际上位于先进行列，可为30-40K温区提供相关制冷应用。
2、高频脉冲管制冷机回热器无磁化研究。回热器是脉冲管制冷机的重要部件，其性能对制冷机整体性能起着至关重要的作用。高频金属脉冲管制冷机无磁非金属化的关键，就在于回热器的无磁化研究。分析表明对于80K温区而言，如果在目数丝径方面符合要求的话，尼龙丝网回热器的换热能力和热容是足够的，是可行的回热材料。随后在深低温单级高频脉冲管制冷机的基础上，进行了换填尼龙丝网的实验，实验验证了尼龙材料应用于80K温区具有可行性。不过实验也表明由于尼龙丝网的扭曲变形，流动损失会有较大程度的增加，从而导致制冷机性能下降。制冷机换填尼龙丝网在150w电功率输入，最低温度可达到54.6K；75W输入条件下，冷头无负荷温度65.2K，在80K可提供0.5W制冷量，为高频脉冲管制冷机无磁非金属化奠定了良好的基础。
3、无磁化相关特性研究。介绍了加长连管研究和低功率输入优化及冷头方向性研究。分析认为加长连管对制冷机性能的影响主要来源于加长连管的摩擦阻力损失，为加长连管的参数选择提供了依据。在低功率输入优化方面，着重介绍了冷头方向性的影响研究，提出了减小重力负面影响的办法；优化后的制冷机在30W电功率输入，冷头垂直向下放置条件下，最低温度可达60.2K，在80K可提供0.7W的制冷量；输入电功率为25W时，最低可以达到64.6K并在80K可提供约0.5W的制冷量。这一制冷性能是目前国内高频微型脉冲管制冷机所能达到的最高效率，在国际上也居于前列，为80K温区相关的小冷量应用提供了基础。
4、高频无磁非金属脉冲管制冷机样机研制。从工程化角度、由多方面入手介绍了脉冲管制冷机冷指的无磁非金属化设计以及加工实验优化工作。分析了不同构件的材料选择依据，探讨了粘结结构和工艺，较好的实验了无磁冷指的制作。对最终制作的无磁化冷指进行了实验优化，在风冷，2.3MPa充气压力，44Hz频率，70W电功率输入条件下，可以达到73.4K的无负荷最低温度；60W电功率输入条件，可达到74.0K，在80K提供0.1W的制冷量。这也是国际上高频无磁脉冲管获得的最好结果，为高频脉冲管制冷机直接应用于相关低温超导器件的有效冷却提供了坚实的基础。