GB/T 46756-2025 无液氦稀释制冷机

　　ICS 27.200 CCS J 73

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46756—2025

　　无液氦稀释制冷机

　　Liquidhelium-freedilution refrigerator

　　2025-12-02发布 2026-07-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46756—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 产品分类和型号命名 2

　　4. 1 产品系列 2

　　4. 2 型号命名 2

　　5 技术要求 2

　　5. 1 通用要求 2

　　5. 2 性能要求 3

　　5. 3 安全要求 4

　　6 试验方法 5

　　6. 1 试验条件 5

　　6. 2 性能试验方法 5

　　6. 3 电气安全试验方法 8

　　7 检验规则 8

　　7. 1 出厂要求 8

　　7. 2 检验项 目 8

　　8 标志 、包装 、运输和贮存 9

　　8. 1 标志 9

　　8. 2 包装 9

　　8. 3 运输和贮存 10

　　Ⅰ

　　GB/T 46756—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国轻工业联合会提出 。

　　本文件由全国制冷标准化技术委员会(SAC/TC119)归 口 。

　　本文件起草单位 : 中国电子科技集团公司第十六研究所 、量子科技长三角产业创新中心 、上海量羲技术有限公司 、中国电子技术标准化研究院 、中船鹏力(南京)超低温技术有限公司 、科大国盾量子技术股份有限公司 、中国电子科技集团有限公司电子科学研究院 、中国科学院物理研究所 、中国科学院理化技术研究所 、电子科技大学 、氢合科技(广州)有限公司 、合肥知冷低温科技有限公司 、中国制冷学会 。

　　本文件主要起草人 :徐友 平 、杨 宏 、罗 高 乔 、罗 二 仓 、何 玉 龙 、吴 明 、满 长 才 、沈 方 达 、解 蕾 、李 洋 沐 、戴巍 、李晓瑜 、栾添 、程 烜 、袁 宇 良 、李 旭 、陆 培 永 、贾 黎 、赵 海 秋 、张 弛 、巢 伟 、朱 钦 圣 、杜 希 阳 、郑 心 碧 、张清楠 、陈庚 、余莲会 。

　　Ⅲ

　　GB/T 46756—2025

　　无液氦稀释制冷机

　　1 范围

　　本文件规定了无液氦稀释制冷机(以下简称 “制冷机 ”) 的产品分类和型号命名 、技术要求 、检验规则 、标志 、包装 、运输和贮存 ,描述了相应的试验方法 。

　　本文件适用于制冷机的设计 、生产和应用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 151 热交换器

　　GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)

　　GB/T 4798. 1 环境条件分类 环境参数组分类及其严酷程度分级 第 1部分 :贮存

　　GB 4824 工业 、科学和医疗设备 射频骚扰特性 限值和测量方法

　　GB/T 5013. 3 额定电压 450/750V及以下橡皮绝缘电缆 第 3部分 :耐热硅橡胶绝缘电缆GB/T 9237 制冷系统及热泵 安全与环境要求

　　GB/T 9286 色漆和清漆 划格试验

　　GB/T 13306 标牌

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB/T 17799. 2 电磁兼容 通用标准 第 2部分 :工业环境中的抗扰度标准

　　GB/T 19022 测量管理体系 测量过程和测量设备的要求

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　无液氦稀释制冷机 liquid helium-freedilution refrigerator

　　利用超流4 He稀释3 He且不用液氦进行预冷来获得毫开尔文级低温的一种制冷机 。

　　注 : 3 He和4 He的混合液分离成3 He的浓缩相和稀释相 ,浓相中的3 He原子通过相界面进入稀释相 ,稀释过程伴随着吸热,实现制冷效应 ,在混合室处产生毫开尔文级低温环境 。

　　3.2

　　混合室 mixing chamber

　　包含3 He和4 He稀释相界面的部件 。

　　3.3

　　混合室冷盘 mixing chamberplate

　　稀释制冷机中混合室最低温度处用于安装被冷却器件的薄板式平面构件 。

　　3.4

　　有效制冷量 rated cooling capacity

　　混合室冷盘在 100 mK温度时 ,给负载提供的制冷量 。

　　1

　　GB/T 46756—2025

　　4 产品分类和型号命名

　　4. 1 产品系列

　　制冷机的额定制冷量[单位为微瓦(μW)]的优先选用系列为 :

　　100 250 400 1 000 1 500 2 000 3 000 5 000 10 000

　　4.2 型号命名

　　制冷机的型号由下列四部分组成 。

　　—

　　改进顺序号(按 A~Z 的顺序 ,用一位大写英文字母表示) 温度代号(制冷温度 ,用阿拉伯数字表示 ,单位为 mK)

　　规格代号(额定制冷量 ,用阿拉伯数字表示 ,单位为 μW)产品代号(GXS表示无液氦稀释制冷机)

　　示例 : GXS400-10A表示额定制冷量为 400 μW 的最低制冷温度为 10 mK 的第一型无液氦稀释制冷机 。

　　5 技术要求

　　5. 1 通用要求

　　5. 1. 1 结构

　　制冷机的结构应布局合理 ,便于操作和安装维修 ,各组件之间的连接应安全可靠 ,制冷机通常由六部分组成 , 包括低温恒温器 、气体处理单元 、真空处理单元 、控制单元 、液氮冷阱单元和 脉 管 制 冷 压 缩机 ,其结构组成示意图见图 1。

　　标引序号说明 :

　　2

　　1— 控制单元 ;

　　2— 真空处理单元 ;

　　3— 低温恒温器 ;

　　4— 液氮冷阱单元 ;

　　

　　5— 气体处理单元 ;

　　6— 脉管制冷压缩机 ;

　　7— 混合室 ;

　　8— 混合室冷盘 。图 1 稀释制冷机结构组成示意图

　　GB/T 46756—2025

　　5. 1.2 外观

　　5. 1.2. 1 电镀件和紧固件应进行防锈蚀处理 ,其表面应光滑细密 、色泽均匀 ,不应有明显的斑点 、针孔 、气泡 、渡层脱落等缺陷 。

　　5. 1.2.2 涂装件涂层牢固 、外观良好 ,表面不应有明显的气泡 、流痕 、漏涂 、底漆外露及不应有的皱纹和其他损伤 ,涂层脱落不大于 GB/T 9286要求的 2 级 。

　　5. 1.2.3 塑料件表面应平整光洁 、色泽均匀 、耐老化 ;不应有裂痕 、气泡和明显缩孔 、变形等缺陷 。

　　5. 1.3 真空度

　　制冷机真空罩的真空度应不低于 5 Pa,由分子泵等抽真空设备抽空保持 。

　　5. 1.4 接口

　　5. 1.4. 1 电源接口

　　制冷机采用交流供电 , 电源采用三相五线制 , 电源线采用五芯防水护套电缆 , 电缆具体规格应符合GB/T 5013. 3 的相关要求 。

　　5. 1.4.2 冷却水接口

　　制冷机的冷却水接口应耐腐蚀 、抗氧化 、密封良好 ,耐压不低于 1. 2 MPa,无渗漏现象 。

　　5. 1.5 正常工作条件

　　制冷机的正常工作条件应满足下列要求 :

　　a) 环境温度为 13 ℃ ~ 33 ℃ ;

　　b) 相对湿度为 30% ~ 70% ;

　　c) 工作场地应满足其工作要求 ,与外部物体的距离不小于 0. 5 m ;

　　d) 工作场地接地电阻值应不大于 4 Ω;

　　e) 输入交流电压为 380V(1±10%)和 220V(1±10%) ;

　　f) 冷却水的进水温度为 5 ℃ ~ 25 ℃ ,流量不小于 10. 0 L/min,进水压力为 0. 1 MPa~0. 3 MPa。

　　5. 1.6 电磁兼容性

　　制冷机的电磁兼容性应符合以下规定 :

　　a) 制冷机电气控制系统应具有抑制电磁干扰的性能 ,不超过 GB 4824规定的干扰特性允许值 ;

　　b) 制冷机电气控制系统应具有抗电磁干扰的性能 ,不超过 GB/T 17799. 2规定的抗扰度要求 。

　　5. 1.7 可靠性

　　制冷机在正常工作状态下 ,平均无故障工作时间应不小于 1 000 h。

　　5.2 性能要求

　　5.2. 1 降温时间

　　按 6. 2. 1方法试验时 ,制冷机空载降温时间应不大于 72 h。

　　3

　　GB/T 46756—2025

　　5.2.2 最低制冷温度

　　按 6. 2. 2方法试验时 ,制冷机空载条件下 ,稳定运行时混合室冷盘最低制冷温度应不高于产品型号中的标定值 ,标定值一般不高于 20 mK。

　　5.2.3 温度稳定性

　　按 6. 2. 3 方 法 试 验 时 , 当 制 冷 机 混 合 室 冷 盘 的 温 度 为 20 mK 以 下 时 , 其 变 化 值 应 不 大 于±0. 2 mK/120 min; 当 混 合 室 冷 盘 的 温 度 为 20 mK ~ 100 mK 时 , 其 变 化 值 应 不 大 于 ± 0. 5 mK/ 120 min。

　　5.2.4 制冷量

　　按 6. 2. 4方法试验时 ,制冷机的实测制冷量不应小于额定制冷量 。

　　5.2.5 输入功率

　　按 6. 2. 5方法试验时 ,制冷机实测消耗电功率不应大于额定值 。 制冷机消耗电功率包括脉管制冷机 、循环泵组 、电控单元 、外抽空泵组等的输入电功率 。

　　5.2.6 机械噪声

　　按 6. 2. 6方法试验时 ,其噪声值应不大于 80 dB(A) 。

　　5.2.7 振动输出

　　按 6. 2. 7方法试验时 ,其三个轴向振动输出均应不大于 1 μm。

　　5.2. 8 密封性

　　按 6. 2. 8方法试验时 ,稀释制冷单元的氦气泄漏率应不大于 1× 10- 10 Pa · m3/s,管线的漏率应不大于 1× 10- 9 Pa · m3/s。

　　5.2.9 升温时间

　　按 6. 2. 9方法试验时 ,制冷机停机后 ,从最低温度升到常温的时间应能控制在不超过降温时间的范围内 。

　　5.3 安全要求

　　5.3. 1 制冷系统安全

　　制冷机的制冷系统安全性能应符合 GB/T 9237的规定 。

　　5.3.2 机械安全

　　制冷机承受压力部分应符合 GB/T 151的规定 。

　　5.3.3 电气安全

　　5.3.3. 1 绝缘电阻

　　按 6. 3. 1 方 法 试 验 时 , 制 冷 机 带 电 部 位 和 可 能 接 地 的 非 带 电 部 位 之 间 的 绝 缘 电 阻 值 应 不 小 于10 MΩ。

　　4

　　GB/T 46756—2025

　　5.3.3.2 耐电压

　　按 6. 3. 2方法试验后 ,制冷机带电部位和可能接地的非带电部位之间加规定的试验电压时 ,应无击穿和闪络 。

　　6 试验方法

　　6. 1 试验条件

　　6. 1. 1 标准环境试验条件

　　在下列条件下进行所有试验 :

　　a) 温度 :13 ℃ ~ 33 ℃ ;

　　b) 相对湿度 :30% ~ 70% 。

　　6. 1.2 测试设备的准确度

　　用于检验 、测试的测试设备应符合 GB/T 19022 的规定 ,经计量检定及校准合格 ,在有效期内使用并符合表 1 的规定 。

　　表 1 测试设备的型式及准确度

　　类别

　　型式

　　准确度

　　分辨率

　　温度测量仪表

　　毫开级温度计

　　—

　　0. 01 mK

　　其他温度计

　　±0. 5 K

　　0. 1 K

　　漏率测试仪器

　　氦质谱仪

　　≤5× 10- 12 Pa · m3 /s

　　—

　　电工测量仪表

　　电流表(0~ 20 nA)

　　±1 nA

　　0. 1 nA

　　万用表(0~ 100 V)

　　±10μV

　　1 μV

　　噪声测量仪表

　　声级计

　　±1. 5 dB

　　0. 1 dB

　　时间测量仪表

　　计时器

　　测定经过时间的 ±0. 2%或 ±1 min

　　1 s

　　温度显示仪器

　　温度控制仪

　　±0. 3 mK

　　0. 01 mK

　　6.2 性能试验方法

　　6.2. 1 降温时间

　　6.2. 1. 1 安装方法

　　安装方法如下 :

　　a) 将温度传感器和电阻加热器安装在混合室冷盘上 ;

　　b) 用引线将温度传感器和电阻加热器连接到顶板接线座上 ,温度传感器引线接入温度控制仪 , 电阻加热器采用四线制接法 ,两路引线接入加载电源 ,另两路引线与加载电源断开 ,接入电压表 ;

　　c) 连接真空罩和测试仪器 。

　　6.2. 1.2 测试方法测试方法如下 :

　　5

　　GB/T 46756—2025

　　a) 用真空泵给制冷机真空罩充分抽真空 ,使真空度值达到开机要求 ;

　　b) 开启制冷机 ,不加热负载 ,持续降温 ;

　　c) 用温度控制仪测试混合室冷盘温度 ,监测温度曲线 ,温度达到规定值时 ,记录从开机至规定温度的时间 。

　　6.2.2 最低制冷温度

　　6.2.2. 1 安装方法同 6. 2. 1. 1。

　　6.2.2.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 按 6. 2. 1. 2方法开启制冷机 ,在制冷机混合室冷盘温度达到规定值后 ,制冷机继续运行 ;

　　b) 用温度控制仪测试混合室冷盘温度 ,监测温度曲线 ,记录最低温度值 。

　　6.2.3 温度稳定性

　　6.2.3. 1 安装方法同 6. 2. 1. 1。

　　6.2.3.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 按 6. 2. 1. 2方法开启制冷机 ,在制冷机混合室冷盘温度达到规定值后 ,制冷机继续运行 ;

　　b) 当制冷机在设置温度值稳定运行规定时间后开始计时 ,在 120 min 内测试混合室冷盘的温度作为制冷温度 ,采样应每分钟不少于一次 ,计算制冷温度最大值与最小值之差 。

　　6.2.4 制冷量

　　6.2.4. 1 安装方法同 6. 2. 1. 1。

　　6.2.4.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 按 6. 2. 1. 2方法开启制冷机 ,在制冷机混合室冷盘温度达到规定值后 ,给热负载加电 ,制冷机继续稳定运行不小于 1 h;

　　b) 当温度传感器温度不高于规定的制冷温度时 ,读取测试仪器的电压 U、电流 I, 电压和电流的乘积为电阻加热器的 发 热 功 率 P , 电 阻 加 热 器 的 发 热 功 率 即 为 制 冷 机 的 制 冷 量 , 用 公 式(1)计算 。

　　P =U × I …………………………( 1 )

　　式中 :

　　P — 作用在电阻加热器上的功率 ,单位为瓦(W) ;

　　U — 作用在电阻加热器上的电压 ,单位为伏(V) ;

　　I — 作用在电阻加热器上的电流 ,单位为安(A) 。

　　6

　　GB/T 46756—2025

　　6.2.5 输入功率

　　6.2.5. 1 安装方法同 6. 2. 1. 1。

　　6.2.5.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 在完成制冷量测试后 ,制冷机继续在额定工况下运行 ;

　　b) 用功率测试仪器测量制冷机的输入功率 。

　　6.2.6 机械噪声

　　测试方法如下 :

　　a) 当本底(背景)噪声不高于 50 dB(A)或低于被测噪声值 10 dB(A) 以上时 ,制冷机在标准工况下工作 ;

　　b) 在距制冷机真空罩四面各 1 m 远 ,高度为被测部分高度加 1 m 的总高度的 1/2处布置 4个测点,用声级计测量声压 ,每个测点的声压值可取观测中极大值和极小值的平均值 ;

　　c) 按公式(2)计算表面平均声压级 。

　　lg … … … … … … … … … …

　　Lp— 测量表面平均声压级 ,单位为分贝[dB(A)] ;

　　Lpi— 第 i点的声压级 ,单位为分贝[dB(A)] ;

　　N — 测点总数 ,这里 N =4。

　　式中 :

　　6.2.7 振动输出

　　6.2.7. 1 安装方法

　　安装方法如下 :

　　a) 将传感器固定在混合室冷盘位置 ;

　　b) 将传感器引线与振动采集仪连接 。

　　6.2.7.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 开启真空抽空设备 ,使得真空度值不大于 5 Pa;

　　b) 开启制冷机工作 , 同时开启振动采集仪进行振动扫描测试 ;

　　c) 上述测试需在 15 min之内完成 ,否则制冷机恢复常温重复步骤 a) 、b) 。

　　6.2. 8 密封性

　　6.2. 8. 1 安装方法

　　通过真空波纹管 、密封连接件将氦质谱检漏仪与制冷机腔体连接 。

　　7

　　GB/T 46756—2025

　　6.2. 8.2 测试方法

　　测试方法如下 :

　　a) 制冷机制冷单元真空罩腔体用分子泵抽空 ,真空压力低于 5 Pa后 ,关闭分子泵 ;

　　b) 启动氦质谱检漏仪测试漏率 ;

　　c) 制冷机降温 ,混合室冷盘温度不高于 1 K 时 ,再次启动氦质谱检漏仪测试漏率 。

　　6.2.9 升温时间

　　制冷机升温时间测试方法如下 :

　　a) 制冷机停止制冷 ,进入回温状态 ;

　　b) 当各级温度传感器显示温度达到室温时 , 回温完成 。记录从停止制冷到温度升至室温的时间 。

　　6.3 电气安全试验方法

　　6.3. 1 绝缘电阻试验

　　将绝缘电阻测试仪的正极端接至制冷机相线端 ,负极端接至制冷机金属外壳 ,相线端与制冷机金属外壳之间用绝缘电阻测试仪施加 500V直流电压 ,稳定 10 s,记录绝缘电阻测试仪上的电阻读数 。

　　6.3.2 耐电压试验

　　将耐压测试仪的高压端 接 至 制 冷 机 相 线 端 , 接 地 端 接 至 设 备 机 壳 , 施 加 1 500 V 交 流 电 压 , 稳 定1 min,观察有无击穿 。

　　7 检验规则

　　7. 1 出厂要求

　　每台制冷机应经制造厂质量部门检验合格后方能出厂 ,并附有质量检验合格证 、使用说明书 、保修单 、装箱清单等 。

　　7.2 检验项目

　　7.2. 1 通则

　　每台制冷机应经制 造 厂 质 量 部 门 检 验 合 格 后 方 能 出 厂 , 并 附 有 产 品 合 格 证 、使 用 说 明 书 及 装 箱单等 。

　　制冷机检验一般分为出厂检验和型式检验 。

　　7.2.2 出厂检验

　　每台制冷机均应做出厂检验 ,检验项目和试验方法按表 2 的规定 。

　　7.2.3 型式检验

　　7.2.3. 1 制冷机有下列情况之一时 ,应进行型式检验 :

　　a) 试制的新产品 ;

　　b) 间隔一年以上再生产时 ;

　　c) 当产品在设计 、工艺和材料等有重大改变时 ;

　　d) 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时 。

　　8

　　GB/T 46756—2025

　　7.2.3.2 型式检验项目和试验方法按表 2规定的全部内容 ,抽样按 GB/T 2829进行 。采用判别水平为Ⅰ ,RQL为 40的一次抽样方案 。其样本大小及不合格质量水平见表 3。

　　表 2 检验的项目、要求和试验方法

　　序号

　　项 目

　　出厂检验

　　型式检验

　　要求

　　试验方法

　　1

　　绝缘电阻

　　√

　　√

　　5. 3. 3. 1

　　6. 3. 1

　　2

　　耐电压

　　√

　　5. 3. 3. 2

　　6. 3. 2

　　3

　　基 本 性 能 试 验

　　降温时间

　　√

　　5. 2. 1

　　6. 2. 1

　　4

　　最低制冷温度

　　5. 2. 2

　　6. 2. 2

　　5

　　温度稳定性

　　5. 2. 3

　　6. 2. 3

　　6

　　制冷量

　　5. 2. 4

　　6. 2. 4

　　7

　　输入功率

　　5. 2. 5

　　6. 2. 5

　　8

　　机械噪声

　　5. 2. 6

　　6. 2. 6

　　9

　　密封性

　　5. 2. 8

　　6. 2. 8

　　10

　　升温时间

　　—

　　5. 2. 9

　　6. 2. 9

　　注 : “√ ”为必检项 目 ;“— ”为不检项 目 。

　　n= 2

　　表 3 型式检验抽样方案

　　判别水平

　　抽样方案

　　样本大小

　　不合格质量水平

　　RQL= 40

　　Ac

　　Re

　　Ⅰ

　　一次

　　0

　　1

　　8 标志、包装、运输和贮存

　　8. 1 标志

　　8. 1. 1 每台制冷机 应 在 明 显 的 位 置 上 设 置 永 久 性 铭 牌 , 铭 牌 应 符 合 GB/T 13306 的 规 定 。 铭 牌 内 容包括 :

　　a) 产品名称和型号 ;

　　b) 制造厂名称 ;

　　c) 主要技术参数(降温时间 、最低制冷温度 、温度稳定性 、制冷量 、机械噪声 、密封性 、升温时间 、额定电压 、额定频率 、额定电流及输入功率等) ;

　　d) 产品出厂编号 ;

　　e) 制造日期 。

　　注 : 产品出厂编号 、制造日期允许在制冷机明显部位进行耐久性标示 。

　　8. 1.2 制冷机上应设有工作情况标志和安全标志(如控制开关和旋钮等旋动方向标志 ,在适当位置附上电气原理图 、警告标志等) 。

　　8. 1.3 制冷机应在相应位置(如铭牌 、产品说明书等)上标注产品执行标准编号 。

　　9

　　GB/T 46756—2025

　　8.2 包装

　　8.2. 1 通用要求

　　制冷机的包装应符合 GB/T 13384的规定 。

　　8.2.2 出厂文件

　　8.2.2. 1 每台制冷机出厂时应随有产品合格证 、产品说明书及装箱单 。

　　8.2.2.2 产品合格证 ,其内容包括 :

　　a) 产品型号和名称 ;

　　b) 产品出厂编号 ;

　　c) 检验结论 ;

　　d) 检验员 、检验负责人签章及日期 ;

　　e) 制造厂名称 。

　　8.2.2.3 产品说明书 ,其内容包括 :

　　a) 产品型号和名称 ;

　　b) 产品的结构示意图 、电气图及接线图 ;

　　c) 安装说明和要求 ;

　　d) 使用说明 、维修和保养注意事项 。

　　8.2.2.4 装箱单及装箱要求的附件 。

　　8.2.3 防护

　　制冷机外露的不涂漆表面应采取防锈措施 ,螺纹接头用螺塞堵住 ,法兰孔用盲板封盖 。

　　8.3 运输和贮存

　　8.3. 1 制冷机用汽车 、火车 、飞机 、轮船等运输 ,包装箱应固定在运输工具上 ,在运输和贮存过程中 ,不应晃动 、碰撞 、倾斜 、雨雪淋袭 。

　　8.3.2 产品的贮存条件应按 GB/T 4798. 1 的相关规定执行 ,应贮存在干燥的通风良好的仓库中 。贮存期间 ,应保证架空 、通风 、防潮 ,周围应无腐蚀性及有害气体 。

　　8.3.3 产品包装经拆装后仍需继续贮存时 ,应重新包装 。

　　10