制冷系统和用于装载这种制冷系统的方法与流程

背景技术：

1、已知一种制冷系统，该制冷系统包括制冷单元，该制冷单元包括达到第一温度并限定第一热腔室的第一热屏蔽件。第二热屏蔽件安置在第一腔室内部，并达到小于第一温度的第二温度。通过将样品放置在装载杆的专用空间中来冷却样品。然后，杆被引入到制冷单元中，以便热连接到第二屏蔽件。

2、这种制冷系统需要停止制冷单元并在第一腔室处于真空下时对第一腔室加压(该操作也称为“打破真空”)。然后，杆被引入到制冷单元中并热连接到第二屏蔽件，之后重新启动制冷系统。这种方法耗时长、成本高且能耗大。因此，这种方法不可能容易且快速地使待冷却的样品达到较低温度。

3、一种已知的解决方案包含将样品固持器杆引入到制冷单元中，在一个或多个热屏蔽件处实行选择性预冷却。在旋转杆以与屏蔽件进行接触或断开接触的同时实现预冷却(杆具有合适的几何形状)。当样品被置于其冷却位置时，样品与从单元移除的杆分离。这种配置需要设置布线和在制冷单元中保持就位的结构。

4、在ep 2313717 a1中描述了另一已知系统。根据此原理，装载杆承载可移动元件，这些可移动元件使得可以在引入到制冷单元中时允许或阻止热交换。杆在其用于测量的过程中在制冷单元中保持就位。然而，这种解决方案具有较大的占地面积，该较大的占地面积限制了用于样品的空间。

5、发明目的

6、本发明特别地旨在促进将样品冷却到低温温度。

技术实现思路

1、为此，根据本发明，提供了一种制冷系统，该制冷系统包括：

2、-装载杆，该装载杆设置有用于接纳待冷却的样品的固持器或空间；以及

3、-制冷单元，该制冷单元包括第一热屏蔽件和板，该第一热屏蔽件至少部分地限定第一热腔室，该板安置在第一腔室内部并设置有用于将接纳空间热连接到该板的构件。根据本发明，该第一热屏蔽件包括用于使该杆穿过该第一热屏蔽件的第一孔口(允许杆的引入或移除)，并且该制冷单元包括第一热化构件，该第一热化构件被布置成当杆被引入到热腔室中时选择性地将杆的第一部分热连接到第一热屏蔽件或从第一热屏蔽件热断开连接。

4、因此，可以在不必中断操作的情况下将样品装载到这种制冷系统中，减少了使热屏蔽件达到温度所需的时间，并且样品的装载更快且更容易。

5、有利地，热化构件包括至少一个回位元件，该至少一个回位元件被布置成使热化构件从第一状态切换到第二状态，在该第一状态中，该第一部分不热连接到该第一屏蔽件，在该第二状态中，该第一部分热连接到该第一屏蔽件。

6、当系统包括用于将热化构件从其第二状态切换到其第一状态的第一致动装置时，获得特别快速的操作。

7、当第一腔室被密封并处于真空下并且样品通过锁止腔室(lock chamber)装载时，改善了系统的热稳定性和能量消耗。

8、当制冷系统包括第一孔口的热连接到第一屏蔽件的闸板时，改善了制冷系统的能量消耗。优选地，该系统包括第二致动装置，该第二致动装置用于选择性地在该第一孔口的第一关闭配置与该第一孔口的第二疏通配置之间切换该闸板。

9、当第一致动装置和第二致动装置包括公共驱动单元时，并且当用于将驱动单元连接到第一致动装置和连接到第二致动装置的构件包括相对于第一屏蔽件可旋转地安装的第一轴时，获得了有成本效益的实施例。优选地，该第二致动装置于是包括该闸板与该第一轴之间的旋转连接件。

10、根据一个优选实施例，该第一热化构件包括可移动的第一钳夹和固定的第二钳夹，该第一致动装置包括连接杆/曲柄组件，在该连接杆/曲柄组件中，该连接杆包括刚性地连接到该轴以与其一起旋转的第一端和经由第一枢轴连接到该曲柄的第三端的第二端，该曲柄的第四端铰接在该可移动的钳夹上。

11、有利地，该第一枢轴包括用于接纳第二轴的狭槽，该狭槽被布置成使得该连接杆的旋转仅在该连接杆已经执行了第一非零幅值的第一旋转之后被传递到该第二轴，并且该第一幅值使得该第一旋转引起该闸板从其第一配置切换到其第二配置。

12、有利地，该杆包括连接到连接接口的第一光学和/或电气和/或流体连通网络，该连接接口刚性地连接到该杆。

13、当制冷单元被配置成使得第一热屏蔽件的第一温度小于或等于一开尔文，并且使得板的第二温度小于或等于三百毫开尔文时，制冷系统的应用是特别有益的。

14、当以下情况时，获得了有效的应用：该制冷单元还包括：第一附加热屏蔽件，该第一附加热屏蔽件限定围绕该第一热腔室延伸的第二热腔室，该第二热腔室包括用于使该杆穿过该第一附加热屏蔽件的第二孔口和被布置成选择性地热连接该第一部分和该第一附加热屏蔽件的第二热化构件；第二附加热屏蔽件，该第二附加热屏蔽件限定围绕该第二热腔室延伸的第三热腔室，该第三热腔室包括用于使该杆穿过该第二附加热屏蔽件的第三孔口和被布置成选择性地热连接该第一部分和该第二附加热屏蔽件的第三热化构件；以及第三附加热屏蔽件，该第三附加热屏蔽件限定围绕该第三热腔室延伸的第四热腔室，该第四热腔室包括用于使该杆穿过该第三附加热屏蔽件的第四孔口。

15、当系统包括抽空锁止腔室时，进一步提高了系统的能量性能。优选地，该锁止腔室包括可密封地连接到该第三附加热屏蔽件(连接到最后的外部热屏蔽件)的出口。

16、当第四腔室被密封并处于真空下，其它腔室具有相同的真空气氛时，进一步改善系统的热稳定性和能量消耗。

17、当杆包括能够与热化构件相互作用的第二部分时，进一步改善了制冷系统的能量消耗。

18、本发明还涉及一种用于将样品装载到如上限定的制冷系统中的方法，该方法在制冷系统处于操作中的情况下包括以下步骤：

19、-将该样品放置在接纳空间中；

20、-移动该杆穿过该第一孔口，以便使该杆的该第一部分与该第一热化构件相对，

21、-致动该第一热化构件以将该杆的第一部分热连接到该第一热屏蔽件，

22、-当该第一部分的温度基本上等于该第一屏蔽件的温度时，致动该第一热化构件以使该第一部分与该第一屏蔽件热断开连接，

23、-移动该杆以将该杆热连接到该第二屏蔽件。

24、当该制冷单元还包括以下时，该方法甚至更有效：

25、-第一附加热屏蔽件，该第一附加热屏蔽件限定围绕该第一热腔室延伸的第二热腔室，该第二热腔室包括用于使该杆穿过该第一附加热屏蔽件的第二孔口和被布置成选择性地热连接该第一部分和该第一附加热屏蔽件的第二热化构件；

26、-第二附加热屏蔽件，该第二附加热屏蔽件限定围绕该第二热腔室延伸的第三热腔室，该第三热腔室包括用于使该杆穿过该第二附加热屏蔽件的第三孔口和被布置成选择性地热连接该第一部分和该第二附加热屏蔽件的第三热化构件；

27、-第三附加热屏蔽件，该第三附加热屏蔽件限定围绕该第三热腔室延伸的第四热腔室，该第四热腔室包括用于使该杆穿过该第三附加热屏蔽件的第四孔口，该方法包括以下附加步骤：

28、-移动该杆穿过该第四孔口和该第三孔口，以便使该杆的第一部分与该第三热化构件相对，

29、-致动该第三热化构件以将该杆的第一部分热连接到该第二附加热屏蔽件，

30、-当该第一部分的温度基本上等于该第二附加热屏蔽件的温度时，致动该第三热化构件以使该第一部分与该第二附加热屏蔽件热断开连接，

31、-将该杆移动到该第二孔口中，以便使该杆的第一部分与该第二热化构件相对，

32、-致动该第二热化构件以将该杆的第一部分热连接到该第一附加热屏蔽件，

33、-当该第一部分的温度基本上等于该第一附加热屏蔽件的温度时，致动该第二热化构件以使该第一部分与该第一附加热屏蔽件热断开连接。

34、通过阅读本发明的非限制性具体实施例的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。