具体实施方式

结合技术背景所述内容，对传统的制冷机结构不再进行详细的累述。

下面结合附图1-2与实施例对本发明作进一步的说明。

制冷机1包含一级缸体C1和二级缸体C2、以及下端的一级冷头H1和二级冷头H2，一级冷头H1和二级冷头H2分别能将被冷却的物体降温至100~40K、20~4K；缸体的热端在圆周侧安装密封圈10侧向密封在冷头套2的冷头套法兰2-1内。该制冷机的安装结构包括能够容纳制冷机1的冷头套2，冷头套2容纳于放置被冷却物体的真空容器中（图1-2中均未画出真空容器和被冷却的物体），且冷头套2与真空容器的真空区域隔绝。

冷头套2包括冷头套法兰2-1、冷头套法兰2-1下部同轴顺序连接一级套筒2a和二级套筒2b，并且一级套筒2a和二级套筒2b由冷头套2的一级冷头套换热器4a连接，二级套筒2b的下端连接二级冷头套换热器4b。以此形成冷头套法兰2-1的一侧开口、二级冷头套换热器4b的一侧封闭且倒置“凸”形的半封闭圆筒结构的冷头套2。并且，在二级冷头套换热器4b远离制冷机1的一侧布置有换热器4c，在二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c之间通过低热导率金属制成的换热器筒体2c（如304不锈钢或TC4钛合金）将上述二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c气密的连接在一起，形成冷却换热腔体9。冷头套法兰2-1固定在真空容器上，形成一个整体。

冷头套2的法兰2-1上有与安装换热腔体8气密连通的安装腔管道7以及与安装腔管道7连通布置在大气侧的安装腔连接器62；通过该安装腔连接器62可以与外部减压设备（未画出）连通。冷却腔管道5气密的连通冷却换热腔体9和与冷头套2的法兰2-1大气侧一端的冷却腔连接器61；通过该冷却腔连接器61可以与外部的低温制冷剂供应设备、压强调控设备连通（未画出）

一级冷头套换热器4a、二级冷头套换热器4b、冷却换热器4c均采用高热导率的高纯无氧铜制作成；并且，一级冷头套换热器4a和二级冷头套换热器4b与制冷机1的轴向方向垂直，容纳于安装换热腔体8的一级冷头套热接触面4a1和二级冷头套热接触面4b1用于与制冷机1的冷头进行冷量交换。冷却换热器4c具备与被冷却物体固体传热的冷却换热面4c1。

如图1所示。当制冷机1插入冷头套2内，一级冷头换热器H1凸出的制冷机一级热接触面3a和二级冷头换热器H2凸出的制冷机二级热接触面3b分别与冷头套2的一级冷头套换热器4a的一级冷头套热接触面4a1和二级冷头套换热器4b的二级冷头套热接触面4b1接触，为了提高它们的接触面的传热性能，分别设置有厚度为0.5～2.0mm的铟片。

所述的冷头套2与所述制冷机1插入安装换热腔体8的部分构成环状空腔，通过安装腔连接器62，能够将该环状空腔区域内抽真空。

并且，二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c具备有容纳于冷却换热腔体9内的冷头套翅片接触面4b2和换热器翅片接触面4c2，通过冷却腔连接器61向冷却换热腔体9内加注低温制冷剂。加注的低温制冷剂可依据现场条件，可加注常温的气体介质，通过冷却腔管道5，进入到冷却换热腔体9内，通过制冷机1的传导冷却，使得冷却换热腔体9内的气态的制冷剂气体逐渐被液化；也可以通过冷却腔管道5直接加注液态的制冷剂进入冷却换热腔体9内。

结合图1和图2进一步说明该制冷机安装结构的特点。

为降低漏热，冷头套2的一级套筒2a和二级套筒2b选择用低热导率的金属加工成薄壁的圆筒状，采用的金属在4K~77K工作温区下的热导率小于10W/(m·K)，一级套筒2a和二级套筒2b通过焊接方式与热端法兰2-1、一级冷头套换热器4a、二级冷头套换热器4b气密的连接成一个整体。当制冷机1插入到安装换热腔体8中。通过正向螺栓（未画出）将制冷机1的法兰与冷头套法兰2-1固定在一起，并通过轴向预紧力挤压一级冷头换热器H1和二级冷头换热器H2，提高一级冷头换热器H1凸出的制冷机一级热接触面3a和二级冷头换热器H2凸出的制冷机二级热接触面3b分别与一级冷头套换热器4a的一级冷头套热接触面4a1和二级冷头套换热器4b的二级冷头套热接触面4b1的接触性能。为了提高换热效果，热接触面之间可以加入铟片或铟丝，通过其变形将接触面之间的微弱缝隙或裂纹填补平整。并通过密封圈10在热端将安装换热腔体8气密的与外界大气环境隔离开。

开机前，通过安装腔连接器62将安装换热腔体8内的大气减压至真空状态，一般在0.1Pa以下。同时通过冷却腔连接器61将腔体内加注一定量的低温制冷剂。

开机后，制冷机1进行制冷，一级冷头换热器H1和二级冷头换热器H2逐步将冷量传递给冷头对应处的一级冷头套换热器4a和二级冷头套换热器4b。

其中一级冷头套换热器4a未容纳于安装换热腔体8内的一级冷头套换热面4a2可用于与冷屏连接，特别是用于4K的低温制冷机，最终冷却到60~40K，形成低温辐射屏，防止4K温区的物体直接与室温进行热交换。

另外容纳于冷却换热腔体9中的低温制冷剂依据被冷却温区的要求可以选用氦气、氖气或者是氮气，或者是上述气体的混合气体。

当制冷机1进一步降温后，冷却换热腔体9内的低温制冷剂通过与二级冷头套换热器4b的翅片结构的冷头套翅片接触面4b2进行冷却换热，逐渐被冷却至液化点温度，形成液体沉积在冷却换热腔体9的“底部”，即冷却换热器4c具备翅片结构的换热器翅片接触面4c2上，将其冷却至制冷剂液化温度。例如，对4K制冷机，制冷剂采用氦气。初始时，容纳于冷却换热腔体9内的氦气处于室温300K附近。随着制冷机1的二级冷头换热器H2逐渐降温至4K后，氦气逐渐被冷处至液化点，形成液氦存储在冷却换热腔体9内。冷却换热器4c通过冷却换热面4c1与被冷却物体固体连接，也同时将热量传递到液氦上，此刻液氦会蒸发、上升，与二级冷头套换热器4b的冷头套翅片接触面4b2接触后重新被冷凝，形成液滴，滴落到液氦中或换热器翅片接触面 4c2上，形成一个小型的零蒸发系统。

进一步说明。

当制冷机1需要进行维护时，需要将制冷机1从冷头套2中拔出。此刻空气进入到冷头套2的安装换热腔体8中，在一级套筒2a、二级套筒2b的内周面以及一级冷头套换热器4a的一级冷头套热接触面4a1上和二级冷头套换热器4b的二级冷头套热接触面4b1上凝固成冰或结露，可采用60～100℃的热氮气向安装换热腔体8内加热。此刻，冷却换热腔体9内液氦将被汽化，同时通过冷却腔连接器61与外界的真空泵组连接（未画出），通过冷却腔管道5将冷却换热腔体9内的氦气抽出，使得冷却换热腔体9内处于负压或真空状态。

对于容纳低温制冷剂的冷却换热腔体9，二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c均为高纯无氧铜制作，因此在加热二级冷头套热接触面4b1时，二级冷头套换热器4b将会很快升高至60~100℃。因为，连接二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c的换热器套筒2c的筒体采用的低热导率的金属，且在4K~77K工作温区下的热导率小于10W/(m·K)，使得在安装换热腔体8内加热的热量不易传递到冷却换热器4c上，这就避免了被冷却物体被加热。所以加热冷头套2时，被冷却的物体仍然处于较低的温度，不必和冷头套2一起回复到室温环境，因此整个加热过程所耗费的时间较少。

具体实施过程中，可以将冷却换热腔体9做得细长一些，例如，长径比大于1，使得换热器套筒2c的漏热做得更小。另外，不用将冷却换热腔体9内的氦气直接减压至负压或真空状态。在加热过程中，上部为热态、下部为冷态，形成稳定的气体分层，不会引起对流换热。由于气体的热导率较小，故静态漏热较小，底部的液氦也不会过多的挥发。

还可以将冷却换热腔体9外周的换热器套筒2c的强度适当加强，将冷却换热腔体9制作成耐压的容腔。在加热过程蒸发出的氦气容纳在其中，避免氦气损失。由于冷却换热腔体9的体积较小，在本实施案例中建议不超过20L，腔体的耐压设定为2～3MPa。

如果底部的液氦继续挥发，内部压力过大，也可以通过冷却腔连接器61将挥发的氦气排到大气中。冷却换热腔体9内的液氦存量与传统的1000L～2000L的液氦超导体系比较，用量大大降低。向冷却换热腔体9内加注的低温制冷剂，可采用两种模式：一是直接通过冷却腔连接器61，向其加注液态的低温制冷剂；二是采用气体高压的制冷剂气体通过冷却腔连接器61向其注入，通过制冷机1的传导冷却，使得低温制冷剂由气体转变成液态。因此在维护过程中，不必采用液体杜瓦系统，仅仅使用压力钢瓶即可。

为降低漏热，冷却腔管道5采用薄壁的毛细管制作而成。冷却换热腔体9两端的二级冷头套换热器4b和冷却换热器4c基本处于同于温区，因此该区域不存在传导漏热问题；且由于一级套筒2a的漏热由一级冷头换热器H1提供的冷量抵消掉了，不会传导到二级缸体C2；仅有的传热漏热为冷头套2的二级套筒2b的漏热。

为了简化结构，冷头套2的二级套筒2b可以和冷却换热腔体9外周的换热器套筒2c做成一体，将整个二级冷头套换热器4b插入到一体式套筒内，并通过真空钎焊的方式气密的将二级冷头套换热器4b固定在一体式套筒轴向合适的位置上。

更进一步说明。

为了方便维护，可以将铟片或铟丝固定在制冷机1的一级冷头换热器H1和二级冷头换热器H2的制冷机一级热接触面3a和制冷机二级热接触面3b上，当制冷机1从冷头套2内拔出，同时铟片和铟丝也被一起带出来。

具体操作时，可提前准备一台新的制冷机1，并将铟片或铟丝布置妥当后，在进行上述的操作。一旦将冷头套2内的水蒸气除去干净后，将备用的制冷机1快速插入冷头套2中，并按照前面所述的办法进行制冷。由于新的制冷机1上的铟片和铟丝未被挤压过，再次插装进入冷头套2中，能够较好将制冷机一级热接触面3a和一级冷头套热接触面4a1、制冷机二级热接触面3b和二级冷头套热接触面4b1接触，提高接触面之间的传热性能。

与传统的浸泡式冷却不同，本发明中采用的结构避免使用大量的低温制冷剂，又能较好的兼顾制冷机快速维护和传热性能。

上述实施方式中以双级制冷机为例，该结构也可以用于单级制冷机的安装。

具体做法是，在设计冷头套2时，不必加工出一级套筒2a和一级冷头套换热器4a，仅仅只需保留低温端的二级套筒2b和二级冷头套换热器4b即可。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。