An ultra-stable cryogenic sapphire cavity laser with an instability of $1.9\times10^{-16}$ based on a low vibration level cryostat
针对低温超稳定激光器受恒温器振动影响的问题，基于自制低温蓝宝石腔，采用两级隔振与气液氦混合技术，开发出频率不稳定度达$1.9\ imes10^{-16}$的超稳定激光源。
2023-03-10 physics.ins-det physics.optics
LBNF/DUNE Cryostats and Cryogenics Infrastructure for the DUNE Far Detector, Design Report
本报告介绍DUNE远探测器前两个模块的低温恒温器及低温基础设施设计，该设施支撑液氩运行且可扩展至四个模块，服务于中微子物理前沿研究。
2023-12-14 hep-ex physics.ins-det
A lens-coupled scintillation counter in cryogenic environment
在这项工作中，我们提出了一个优雅的解决方案，将闪烁计数器集成到一个低温系统。它的显著特点是没有一个连续的光导耦合闪烁和光电探测器部分，分别在低温和室温下工作。原型探测器由一个塑料闪烁体与胶粘在波长移动光纤位于低温恒温器内，盖革模式雪崩光电二极管（G-APD）的低温恒温器外，和一个透镜系统引导闪烁光重新发射的光纤G-APD通过光学窗口在低温恒温器屏蔽。采用直径为0.8mm的多包层光纤和1 mm的有源区G-APD，“透镜光导”的耦合效率约为50%。一个可靠的性能的检测器下降到3 K的证明。
2011-01-17 physics.ins-det
Cryogenic Ion Trapping Systems with Surface-Electrode Traps
我们提出了两个简单的低温射频离子阱系统，其中低温温度和超高真空压力可以在短短12小时内达到。离子阱在液氦浴低温恒温器或低振动闭合循环低温恒温器中操作。快速的周转时间和缓冲气体冷却的可用性使该系统成为测试表面电极离子阱的理想选择。发现闭合循环低温恒温器的振动振幅低于106nm。我们评估了系统通过加载表面电极离子阱与$^{88}$ Sr $^+$离子使用激光烧蚀，这是兼容的低温环境。使用多普勒冷却，我们观察到小的离子晶体中，光学分辨的离子具有超过2500分钟的捕获寿命。
2008-07-29 physics.ins-det quant-ph
The status of KAGRA underground cryogenic gravitational wave telescope
KAGRA是位于日本神冈矿的3公里干涉引力波望远镜。它是第一个建造在地下以降低地震噪声的千米级引力波望远镜，也是第一个使用低温冷却试验质量以降低热噪声的千米级望远镜。在隧道中容纳干涉仪的基础设施的建设以及具有简单的3公里迈克尔逊配置的干涉仪的初始阶段操作已经完成。第一次低温操作预计在2018年，并与一个完整的干涉仪观测运行预计在2020年。介绍了KAGRA的基本结构和目前的状况。
2017-10-13 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
First cryogenic test operation of underground km-scale gravitational-wave observatory KAGRA
KAGRA是第二代干涉式引力波探测器，臂长3公里，在日本岐阜县神冈市建造。它现在正处于最后的安装阶段，我们称之为bKAGRA（基线KAGRA），科学观测预计将于2019年底开始。KAGRA的优势之一是其位于地表以下至少200米的地下位置，这使得低频地震运动小，探测器稳定性高。另一个优点是，它将蓝宝石测试质量镜冷却到低温温度，以减少热噪声。2018年4月至5月，我们运行了一个3公里长的迈克耳孙干涉仪，并使用低温测试质量运行了10天，这是第一次在低温下运行公里级干涉仪。在这篇文章中，我们报告了这个“bKAGRA第1阶段”操作的结果。我们已经证明了3公里的干涉仪与低温反射镜对准和控制的可行性。
2019-01-11 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Lessons from commissioning of the cryogenic system for the Short-Baseline Neutrino Detector at Fermilab
本文介绍费米实验室SBND探测器低温系统的调试与运行结果，该系统采用200立方米膜式低温恒温器储存液态氩，需维持稳定热条件及低杂质水平，作为LBNF/DUNE原型，总结了安装、调试等阶段的经验。
2025-04-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Ultralow-Temperature Cryogenic Transmission Electron Microscopy Using a New Helium Flow Cryostat Stage
本文介绍用于JEOL S/TEM的新型condenZero液氦低温冷却系统，实现6.58 K稳定低温，并通过EELS、电子衍射和Lorentz TEM验证其在量子材料相变研究中的能力。
2025-09-26 cond-mat.str-el physics.ins-det quant-ph
Evanescent straight tapered-fiber coupling of ultra-high Q optomechanical micro-resonators in a low-vibration helium-4 exchange-gas cryostat
我们研制了一种装置，在氦-4低温恒温器中使用1550 nm波长的直锥形光纤耦合50微米直径的回音壁二氧化硅微环形谐振器。在专门用于提高机械稳定性的顶部加载探头上，我们使用专门开发的“低温切片机”对腔体进行光学探测，从而记录低温下光机系统的校准机械光谱。然后，我们展示了一个63 MHz的环形谐振器的机械模式下到低温恒温器的基础温度为1.65 K，从而证明了通过静态低压交换气体的热传导的低温制冷的可行性。因此，在光机械方面，我们提供了一种功能强大的多功能工具，在光耦合效率、机械稳定性和低温冷却方面具有最先进的性能。
2013-05-20 physics.ins-det physics.optics
Design and operation of a setup with a camera and adjustable mirror to inspect the sense-wire planes of the Time Projection Chamber inside the MicroBooNE cryostat
粒子物理学中的探测器，特别是当包括低温部件时，通常封闭在容器中，这些容器在安装后不提供对探测器本身的任何物理或视觉访问。然而，对于实验来说，视觉上研究容器的内部可能是期望的。MicroBooNE低温恒温器拥有一个带有传感线平面的TPC，必须检查其是否损坏，如断裂或下垂。本文介绍了一种方法来查看内部的MicroBooNE低温恒温器与相机和镜子的设置，通过其低温服务喷嘴之一。本文介绍了相机和镜子选择的操作，照明和机械结构的设置。它解释了该系统是如何操作的，并演示了其性能。
2015-08-26 hep-ex physics.ins-det
PANCAKE: a large-diameter cryogenic test platform with a flat floor for next generation multi-tonne liquid xenon detectors
本研究介绍了全球最大液氙测试平台PANCAKE的平底大直径低温恒温器等系统构成与400千克氙储量的调试进展，可低成本支持下一代液氙实验全尺寸组件测试。
2024-05-15 physics.ins-det
A simplified cryogenic optical resonator apparatus providing ultra-low frequency drift
本文介绍了一种能提供与氢脉泽相当的光频不稳定性的系统。它由一个$5$ $\mathrm{cm}$长的、垂直取向的硅光学谐振器组成，该谐振器在具有低温焦耳-汤姆逊级的封闭循环低温恒温器中在$1.5$ $\mathrm{K}$和$3.6$ $\mathrm{K}$之间的温度下工作。我们表明，与一个标准的低温恒温器，一个简单的低温光学机械设置，没有主动或被动的振动隔离，在$τ=1500$ $\mathrm{s}$集成时间的最小频率不稳定性的$2.5\times10^{-15}$可以达到。脉冲管振动的影响被最小化，通过使用一个谐振器设计为低加速度灵敏度。通过减小的光激光功率和询问占空比，达到了$-2.6\times10^{-19}$ / $\mathrm{s}$的超低分数频率漂移。在$3.5$ $\mathrm{K}$处，谐振器频率表现出消失的热灵敏度和超小的温度导数$8.5\times10^{-12}/\mathrm{K}^{2}$。这些都是有利的性质，应导致高性能，也在较简单的低温恒温器没有配备焦耳-汤姆逊级。
2020-04-20 physics.ins-det physics.optics
Cryogenic Systems for Quantum Photonic Technologies: A Practical Review
University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
综述探讨了低温系统在光学量子设备中的应用，涵盖从流式低温系统到机械制冷器和稀释制冷器的原理，为科学家提供技术洞察和历史背景以评估低温技术在量子技术中的作用。
2026-05-12 physics.ins-det quant-ph
A Hermetic On-Cryostat Helium Source for Low Temperature Experiments
本文提出一种在低温恒温器冷板上原位冷焊密封的氦源，通过超导谐振器监测冷凝过程，消除充气管导致的热机械扰动，可用于量子流体研究和量子器件热平衡。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
A laser interferometer accelerometer for vibration sensitive cryogenic experiments
监测运动起源于超低温冷却系统，如低温制冷机是重要的振动敏感的低温实验，如KAGRA。由于没有商用的低温加速度计，我们开发了一种紧凑的自校准加速度计与迈克耳孙干涉仪读出低温使用。校准因子的变化和温度下降引起的干涉仪输出下降是解决的主要问题。在300 K下，在1 Hz下获得了$3.38\times10^{-11}$ m/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$的灵敏度。加速度计在KAGRA低温恒温器内进行了测试;在0.1-100 Hz波段下稳定运行至12 K，能见度仅下降1%。我们的加速度计可用于低振动低温环境中的多种应用。
2022-03-20 physics.ins-det
Dynamic PID loop control
水平测试台（HTS）SRF腔和8个9单元，1.3GHz SRF腔的Cryomopolymer 1（CM 1）正在费米实验室运行。在低温控制系统中，如何在低温箱冷却到2.0K后，通过调节Joule-Thompson JT阀来保持低温箱中的液位恒定是一个非常重要的问题。72室低温恒温器液位响应在调节其JT阀之后通常需要长时间延迟;因此，典型的PID控制回路会导致一些低温恒温器参数振荡。本文提出了一种用于抑制低温系统参数振荡的PID参数自寻优时滞控制方法。
2012-09-19 physics.acc-ph physics.ins-det
The CUORE Cryostat: A 1-Ton Scale Setup for Bolometric Detectors
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个1吨级的测热实验，其探测器由988个TeO2晶体组成，排列在19个塔的圆柱形紧凑结构中。这将是有史以来最大的热辐射质量。实验将在10 mK左右或以下的温度下进行。CUORE低温恒温器由一个基于脉冲管的无冷冻剂系统和一个定制的高功率稀释制冷机组成，旨在满足这些规格。该低温恒温器于2014年在格兰萨索国家实验室投入使用，并在立方米尺度上达到了6 mK的创纪录温度。在本文中，我们提出了CUORE调试运行的结果。详细介绍了该系统的热特性和低温性能。
2016-03-10 physics.ins-det
Thermal architecture for the SPIDER flight cryostat
我们描述了低温系统的SPIDER，球载微波偏振计，将映射8%的天空度尺度角分辨率。该系统由一个1284 L液氦低温恒温器和一个16 L毛细管填充的超流氦罐组成，它们分别提供4 K和1.5 K的基本工作温度。闭合循环氦-3吸附制冷机为多个焦平面提供亚开尔文冷却功率，这些焦平面位于单色望远镜插入物中。主氦罐悬挂在带有热绝缘玻璃纤维弯曲件的真空容器内，并通过两个蒸汽冷却屏蔽和多层绝缘的组合来屏蔽热辐射。该系统允许极低的仪器背景和超过25天的保持时间。包括冷冻剂在内的低温系统的总质量约为1000 kg。这使得传统的长时间气球飞行成为可能。我们将讨论低温系统的设计、热分析和鉴定。
2011-06-13 astro-ph.IM physics.ins-det
A versatile cryogenic system for liquid argon detectors
使用液相惰性气体作为探测介质的直接暗物质搜索探测器需要与液化、净化和再循环系统耦合。一个专用的低温系统已组装和运行在INFN那不勒斯低温实验室的目的是净化和纯化的氩用作液态氩探测器中的活性靶，以研究闪烁和电离信号检测的大型SiPM阵列。低温系统主要由一个承载探测器的双壁低温恒温器、一个将杂质降低到十亿分之一水平以下的净化级、一个用于净化氩气的冷凝器、一个连接到低温恒温器的再循环气体面板以及一个定制的气体泵组成。低温系统的主要特点，以及性能，长期运行和稳定性方面的最相关的热力学参数的报告。
2022-12-05 hep-ex physics.ins-det
Rotating sample magnetometer for cryogenic temperatures and high magnetic fields
我们报告的设计和实施的旋转样品磁强计（RSM）的变温插入低温恒温器配备了高场磁铁。有限的空间和低温要求最关键的设计参数：磁体的小孔径尺寸需要非常紧凑的拾波线圈系统，低温要求非常仔细地设计轴承。尽管存在这些困难，RSM在高磁场扫描速率下实现了优异的分辨率，超过了典型的振动样品磁强计的分辨率约十倍。此外，气流低温恒温器和高场超导磁体提供了这种类型磁力计前所未有的温度和磁场范围。
2011-05-27 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Performance of a 4 Kelvin pulse-tube cooled cryostat with dc SQUID amplifiers for bolometric detector testing
最新一代的宇宙微波背景（CMB）望远镜正从CMB的偏振信号中寻找未被发现的暴胀引起的微弱引力波信号。为了实现所需的前所未有的灵敏度水平，这些实验使用超导过渡边缘传感器（TES）测辐射热计阵列，这些测辐射热计被冷却到亚开尔文温度，以实现光子噪声限制性能。这些TES探测器使用低噪声SQUID放大器读出。为了在实验室环境中快速测试这些探测器和类似设备，我们构建了一个低温制冷链，包括一个商业两级脉冲管冷却器，基础温度为3 K，和一个封闭循环3He/4He/3He吸附冷却器，基础温度为220 mK。一个商业直流SQUID系统，与传感器冷却到4 K，被用作高灵敏度的低温安培计。由于SQUID对变化的磁场极其敏感，因此使用脉冲管冷却器对其进行冷却存在若干挑战。在这里，我们描述了成功的设计和实施的措施，以减少振动，电磁干扰，和其他潜在的噪声源与脉冲管冷却器。
2013-01-05 astro-ph.IM physics.ins-det
Prospects for improving the sensitivity of KAGRA gravitational wave detector
KAGRA是一个新的引力波探测器，旨在从2019年底开始与Advanced LIGO和Advanced Virgo进行联合观测。在这里，我们提出了KAGRA可能的升级计划，以提高未来十年的灵敏度。与其他最先进的探测器不同，KAGRA需要进行不同的升级研究，因为它是唯一一个对测试质量镜进行低温冷却的探测器。本文研究了通过改变输入激光功率、增加反射镜质量和注入频率相关压缩真空来实现的升级方案。我们展示了每次升级对探测器频带的影响，并讨论了对引力波科学的影响。然后，我们根据技术可行性和科学方案提出了一个有效的升级进程。
2019-06-07 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
The CUORE cryostat
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个在$^{130}$ Te搜索中进行的无中微子双β衰变的测热实验，目前正在Gran Sasso的地下设施（LNGS）获取数据。CUORE低温恒温器成功地在$\sim$ 7 mK下冷却了约1吨的质量，提供了均匀和恒定的基础温度。这一结果标志着低温探测器技术的一个重要里程碑，为未来寻找罕见事件的吨级测热实验开辟了道路。在本文中，我们提出了CUORE低温基础设施，简要描述其关键子系统。
2018-08-30 physics.ins-det
A highly stable and fully tunable open microcavity platform at cryogenic temperatures
开放式微腔是增强固态量子和纳米系统光-物质相互作用的有力工具，也是推进量子技术应用的关键。为此，腔应该同时满足两个相互冲突的要求-完全可调谐性以应对材料的空间和光谱不均匀性，以及在低温环境中操作以保持谐振条件下的最高稳定性。为了应对这一挑战，我们开发了一种完全可调的、开放式的、基于光纤的法布里-珀罗微腔平台，该平台也可以在闭环低温恒温器中在增加的噪声水平下运行。它包括定制设计的单片微型和纳米定位元件，行程范围高达毫米级，在封闭循环低温恒温器中仅实现15 pm rms的低温被动腔长稳定性，在更安静的流动低温恒温器中仅实现5 pm。这可以通过主动稳定来进一步改善，并且在腔镜之间的直接机械接触下获得甚至更高的稳定性，在封闭循环低温冷却器的安静阶段期间产生0：8 pm rms。该平台提供了具有高精细度和小模式体积的低温腔的操作，以强烈增强轻物质相互作用，为各种量子和纳米材料的实验开辟了新的可能性。
2022-12-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Influence of non-uniformity in sapphire substrates for a gravitational wave telescope
大型低温引力波望远镜KAGRA的建造已经完成，四个蓝宝石试验质量块已经安装在低温恒温器真空室中。最近发现，由于晶体的不均匀性，用于输入测试质量之一的蓝宝石衬底在其透射图中显示出特征结构。我们进行了干涉仪模拟，看看使用测量的透射/反射图的非均匀性的影响。
2019-07-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
The long duration cryogenic system of the OLIMPO balloon--borne experiment: design and in--flight performance
我们描述的设计和在--飞行性能的低温恒温器和自包含的$^{3}$他制冷机的OLIMPO气球载实验，分光光度计测量星系团中的Sunyaev-Zel 'dovich效应。$^{3}$氦制冷机为工作在150、250、350和460 GHz的4个波段的4个动态电感探测器阵列提供0.3 K的工作温度。低温恒温器为$^{3}$ He制冷机提供1.65 K的基础温度，并将再成像光学系统和滤波器链冷却到约2 K。该集成系统的设计保持时间约为15天，以实现计划的OLIMPO观测所需的灵敏度，并在2018年7月OLIMPO首次长时间平流层飞行期间成功运行。低温恒温器具有两个罐，一个用于液氮，另一个用于液氦。长保持时间是通过定制的刚性G10玻璃纤维管支撑实现的，它确保了低导热性和显著的结构刚度;多层超绝缘和蒸汽冷却屏蔽，所有这些都减少了液氦罐上的热负荷。该系统在实验室进行了测试，进行了超过15天的无人操作，然后在平流层进行了长时间的气球飞行。在这两种情况下，检测器温度低于300 mK，热稳定性优于$\pm$ 0.5 mK。该系统还成功地运行在平流层气球长时间飞行。
2020-07-24 astro-ph.IM physics.ins-det
A cryogenic magneto-optical device for long wavelength radiation
我们在这里提出了一个小规模的液氦（LHe）浸没式低温恒温器与创新的光学设置，适合于在长波长辐射范围内工作，并在施加磁场。低温恒温器是一个多级装置，除了几个光学级外，还具有几个屏蔽。该系统设计了一个外部液氮锅炉，以减少液体起泡。对光学元件的光学和机械性能进行了计算和优化，同时根据器件的几何形状对不同配置的光学布局进行了模拟和优化。最后的设计已被优化的低噪声辐射测量的邻近结阵列下施加的磁场在波长范围$λ$ =250-2500 $μ$ m。
2020-04-27 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
An FPGA-based Instrumentation Platform for use at Deep Cryogenic Temperatures
我们描述了一个低温仪器平台，将商业上可用的现场可编程门阵列（FPGA）配置为运行远超过其指定的温度范围。该仪器能够在接近4开尔文的温度下进行信号路由、多路复用和复杂的数字信号处理，并靠近低温恒温器内的冷却设备或检测器。系统的低温性能进行了评估，包括时钟速度，错误率和功耗。虽然构造的目的是控制和读出具有低延迟的量子计算设备，但该仪器足够通用，可以在一系列低温应用中广泛使用。
2015-09-29 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Isolation solution for extreme environmental vibrations for quantum-enabling cryogenic setups installed on raised frames
低温量子传感技术的发展是伴随着对无噪声实验环境不断增长的需求而发展起来的。例如，几个小组已经隔离了封闭循环稀释制冷机中冷头的内部系统振动。然而，这些解决方案通常不考虑外部振动，需要新的策略来将整个低温系统与其环境隔离在一组特定的升高的低温恒温器中。在这里，我们介绍了一种双级外部主动隔振解决方案，以及将其与环境隔离的封闭循环稀释制冷机。这个双级包括两套有源衰减器和一个定制的钢塔，用于支撑离地面3米高度的实验探头。这两个阶段都实现了20-40 dB的衰减与有源系统接合，对应于VC-G范围内的振动水平（适用于极安静研究空间的标准化振动标准）低温恒温器的室温基板和钢塔。因此，我们独特的隔振解决方案将现代低温设备的应用范围扩展到完全安静的专业建筑之外，使此类设备适用于跨学科的开放式研究中心。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Particle swarm optimization of the sensitivity of a cryogenic gravitational wave detector
对干涉型引力波探测器的测试质量进行低温冷却是一种很有前途的降低热噪声的方法。然而，低温冷却限制了入射到测试质量的功率，这限制了形成量子噪声的自由度。低温冷却还需要短而粗的悬浮纤维来提取热量，这可能导致热噪声的恶化。因此，在设计低温引力波探测器的灵敏度时，需要仔细地调整多个参数。在这里，我们建议使用粒子群优化来优化这些检测器的参数。将其应用于KAGRA探测器的灵敏度设计中，结果表明，只需重新调整现有元件的7个参数，就可以使双中子星的螺旋范围提高10%。我们还表明，GW170817类双星的天空本地化可以进一步提高了1.6倍，平均在整个天空。我们的研究结果表明，粒子群优化是有用的设计未来的引力波探测器具有更高的维度在参数空间。
2018-12-06 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
$τ$HK: a modular housekeeping system for cryostats and balloon payloads
本文提出模块化、低功耗的$τ$HK内务管理系统，通过可互换子卡支持多达256个温度读出与加热控制通道，以满足Taurus气球实验及通用低温测量需求。
2025-05-12 astro-ph.IM physics.ins-det
First magnet operation on the cryogenic test stand Gersemi at FREIA
安装在乌普萨拉大学FREIA实验室的Gersemi低温测试台于2021年首次用于为超导磁体提供动力。作为HL-LHC计划的一部分，该低温恒温器提供4.2K至1.9K之间的工作温度。其卫星设备，如电源转换器和采集系统，允许两个超导磁体线圈被供电高达2 kA，并通过强大的失超检测和两个能量提取单元提供磁体保护。本报告介绍了Gersemi的第一次低温操作实验和安全策略，以确保磁体在操作过程中的完整性。
2021-08-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Boltzman optical thermometry for cryogenics
提出并实现了一种通过探测磁场下掺铒晶体电子自旋布居数来获取局部温度的光学技术，可靠提取了2-7 K范围内的样品温度，并验证了其作为低温测温学主要标准的适用性及测量界面导热的能力。
2024-11-18 physics.ins-det
Vibration decoupling system for massive bolometers in dry cryostats
基于脉冲管的稀释制冷机在低温物理中被大量采用。它们允许降低运行成本，并以前所未有的轻松操作。然而，该技术的主要缺点是由脉管制冷机引起的机械振动。这些扰动会导致额外的噪声，严重影响检测器的性能。在本文中，我们提出了一种解决方案，以减轻这些振动的影响，通过安装在一个弹性摆的悬浮塔的检测器。基于振动建模和实验测试，我们表明，振动水平衰减高达两个数量级，在大多数频率，特别是高于$\sim20$ Hz，垂直和径向方向。由于这种被动隔离解决方案，在[1-1000] Hz的频率范围内，沿垂直和径向方向的振动水平均低于1 $μ\textrm{g/}\sqrt{\text{Hz}}$。这为测试低温探测器的最终性能提供了一个方便的环境。因此，我们报告了一个到两个数量级的大规模低温测辐射热计的噪声水平的改善，导致热能分辨率提高了5至40倍。最后，我们得出结论，我们的低温测辐射热计的能量分辨率不再受到任何残余振动的限制，因此允许的角度，进一步提高我们的测辐射热计性能的背景下，低质量的暗物质搜索和中微子物理应用。
2018-09-03 physics.ins-det
Methods to simplify cooling of liquid Helium cryostats
液氦被广泛使用，从医院到低温下的材料表征。许多低温实验需要液氦，特别是当振动隔离排除使用低温冷却器时，以及当需要冷却重型设备（如超导线圈）时。在这里，我们描述了通过消除高压瓶的使用、避免堵塞和提高加热和冷却速率来简化使用液氦所需的操作的方法。首先，我们展示了一种简单且成本非常低的方法，该方法将液氦从运输容器转移到低温恒温器中，该低温恒温器使用具有泵送和加压端口的手动泵，给出了大约每小时100升的液氦转移速率。第二，我们描述了一个封闭的循环回路的氦气冷却在外部的液氮浴，允许预冷的低温实验，而不插入液氮到低温恒温器，消除相关的问题，超导磁体周围的氮的存在。第三，我们展示了一个滑动密封组件和一个内部真空室设计，允许将大型实验插入液氦。
2019-01-19 physics.ins-det
A mechanically stable and tunable cryogenic Fabry-Perot microcavity
高精细度、开放几何微腔是近年来出现的一种增强光子与物质系统相互作用的多功能工具，在量子光学和量子信息科学中有着广泛的应用。然而，机械振动对它们在闭合循环低温恒温器内的操作构成相当大的挑战，特别是当需要空间可调谐性和自由空间光学访问时。在这里，我们提出的设计和表征的系统，可以实现$\sim$ 16 pm-rms的两个高精细度镜之间的被动机械稳定性，同时允许三维定位的腔模式和自由空间共焦成像。该设计依赖于两个级联的振动隔离级连接的板簧，解耦轴向和横向运动，并结合调谐质量和磁阻尼。此外，我们提出了一种技术，用于量化腔长位移类似或大于腔线宽，允许在现场测量的振动和没有主动反馈。我们的研究结果有利于一个可调的，高精细度的腔在一个封闭的循环低温恒温器内的操作，代表一种使能技术的腔耦合到各种固态系统。
2021-03-05 cond-mat.other physics.ins-det physics.optics
Mirror actuation design for the interferometer control of the KAGRA gravitational wave telescope
KAGRA是一个3公里长的低温干涉引力波望远镜，位于日本的一个地下站点。为了实现其目标灵敏度，干涉仪的反射镜的相对位置必须用附加的致动器进行微调。我们已经开发了一个模型来模拟的长度控制回路的KAGRA干涉仪与现实的悬浮液响应和各种噪声的镜子驱动。使用我们的模型，我们设计的驱动参数有足够的力范围，以获得锁定，以及控制所有的长度自由度，而不会引入过多的噪音。
2019-06-21 gr-qc physics.ins-det physics.optics
A nonlinear multiphysics model for the design validation of the ASTAROTH copper-steel cryogenic chamber
INFN Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano（米兰大学物理系）；INFN LNGS（意大利国家核物理研究所卢萨实验室）
ASTAROTH项目通过非线性多物理模型验证了铜钢低温室设计，实现了低温环境下探测器的稳定冷却与热管理，适用于下一代暗物质探测器及多种需要均匀可控冷却的应用。
2026-02-06 physics.ins-det
Lifetime Study of COTS ADC for SBND LAr TPC Readout Electronics
短基线近场探测器（SBND）是短基线中微子（SBN）计划中的一个260吨级的LAr TPC近场探测器，由11，264个TPC读出通道组成。作为中微子实验中惰性液体探测器的一种使能技术，为极低温度（77 K-89 K）开发的冷电子学将电极和低温恒温器设计与读出设计相结合。在前端电子器件与检测器电极集成的情况下，噪声与基准体积无关，并且大约是室温下电子器件的一半。低温恒温器内部高速串行链路的数字化和信号多路复用导致电缆数量（更少的放气）和馈电线数量的大幅减少，因此最小化穿透并简化低温恒温器设计。作为TPC读出的一种选择，经过初步筛选测试，几种商用现成（COTS）ADC芯片已被确定为在低温下工作的良好候选芯片。由于热载流子效应（HCE）降低了CMOS器件的寿命，因此研究了采用TSMC 350nm CMOS工艺制造的候选器件AD7274在低温下的寿命。寿命研究包括两个阶段，探索阶段和验证阶段。本文描述了试验方法、试验设置、探索阶段和验证阶段的观察结果。根据当前的测试数据，在2.5 V电压和低温下工作时，AD 7274的初步寿命预计约为6.1 $\times$ $10^6$年，这意味着在SBND使用寿命期间，HCE退化可忽略不计。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
Development of a Modular Optically Detected Magnetic Resonance Setup for Optical Experiments in a Variable Temperature Insert
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Heinz Maier-Leibnitz Zentrum, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学海因茨·迈尔-莱布尼茨中心）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本文开发了一种模块化光学磁共振装置，适用于商用氦浴低温恒温器及变量温度插入，实现了从外部激发NV中心并检测荧光，展示了其在受限低温环境下的NV磁力计可行性。
2026-07-27 cond-mat.other cond-mat.str-el physics.ins-det
Photon Detection in the Cryogenic Apparatus for Precision Tests of Argon Interactions with Neutrinos (CAPTAIN)
洛斯阿拉莫斯国家实验室正在建造用于精确测试氩与中微子相互作用的低温装置（CAPTAIN）。漂移长度为1米的六边形时间投影室（TPC）将在装有7,700升液氩的低温恒温器内建造。CAPTAIN将用于测试中子和中微子束的相互作用。它将作为长基线中微子实验（LBNE）的各种选择的测试平台，包括光子探测系统。目前的光子探测系统将被描述和未来的选择进行讨论。该系统由16个R8520-500 Hamamatsu光电倍增管组成，光电倍增管前面的丙烯酸树脂上具有波长偏移涂层。各种波长偏移涂层可以用当前默认的四苯基丁二烯进行检查。
2013-09-09 hep-ex physics.ins-det
The high speed analog optical readout system designed for low temperature experiments
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出了一种适用于低温实验的高速模拟光学读出系统，通过光纤传输电信号并复用提高传输能力，实现了低衰减和低功耗的高性能信号读出。
2026-02-11 physics.ins-det
Quasioptic, Calibrated, Full 2-port Measurements of Cryogenic Devices under Vacuum in the 220-330 GHz Band
本研究提出了一种准光学测试平台，用于在220-330 GHz频段下对低温器件进行全二端口测量，实现了高回波损耗和低温环境下器件参数的准确表征。
2025-06-04 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
Thermalization of a SQUID chip at cryogenic temperature: Thermal conductance measurement for GE 7031 Varnish Glue, Apiezon N Grease and Rubber Cement between 20 and 200 mK
针对 ATHENA X-IFU CryoAC 研发，本文在低于 20 mK 的稀释制冷机冷级上测量 2 mm × 2 mm SQUID 芯片经三种低温粘接材料固定后的热导率，并通过多次热循环考察退化效应。
2024-01-22 astro-ph.IM physics.ins-det
Study of the effect of external noise pickups on the performance of a cryogenic bolometer
本文详细介绍了低温测辐射热计探测器的噪声特性，各种噪声源的调查和减轻，以提高性能。噪声谱已被测量的蓝宝石测辐射热计测试设置与本土开发的NTD锗传感器在CFDR系统在孟买。外部噪声的影响，所产生的接地回路中的系统或从诊断和控制电子的低温恒温器，对低温测辐射热计的性能进行评估。系统地比较了不同的噪声传感器对测辐射热计分辨率的影响。在15 mK时，加热器脉冲的最佳分辨率为~15 keV，并且似乎主要受到脉冲管制冷机噪声的限制。
2019-07-31 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Non-magnetic glass-fiber cryostat for MADMAX prototype tests
本文设计并测试了一种用于MADMAX暗物质实验原型的非磁性G-10玻璃纤维低温恒温器，利用气态氦循环实现低于10K的稳定低温，首次完成了增强器响应校准及低温磁场下的轴子搜寻。
2025-03-03 hep-ex physics.ins-det
First testing of the Hamamatsu R5912-02Mod photomultiplier tube at 4-bar pressure and cryogenic temperature
Hamamatsu R5912- 02 Mod光电倍增管（PMT）将用于DUNE双相模块，DUNE双相模块是DUNE长基线中微子实验的四个远探测器模块之一，是一个10千吨基准体积的液氩时间投影室。在DUNE双相模块中，液氩对位于14米低温恒温器底部的光电探测器施加高压。首次在4 bar绝对压强和低温（液氮中）下对4台Hamamatsu R5912- 02 Mod PMT进行了测试。没有机械或电气损坏的报告，验证了使用这种PMT模型在DUNE双相模块和其他大型低温液体探测器。在PMT工作温度变化时，预期会观察到其行为差异。
2020-07-15 physics.ins-det
Millikelvin-precision temperature sensing for advanced cryogenic detectors
本文针对DUNE液氩时间投影室等大型低温探测器的高精度温度监测需求，提出一种低温液体中电阻温度探测器的交叉校准新技术，实现了2.5 mK的前所未有精度。
2025-06-06 hep-ex physics.ins-det
A Direct Approach for the Fluctuation-Dissipation Theorem under Non-Equilibrium Steady-State Conditions
低温引力波探测器（如KAGRA项目）的测试质量悬浮液的任务是提取沉积在光学器件上的热量。因此，这些悬浮液具有不均匀的温度，需要计算非平衡条件下的热噪声。虽然不可能用一个温度来描述整个悬架系统，但系统中任何地方的局部温度仍然是明确定义的。因此，我们推广的应用波动耗散定理的力学系统，开创了由Saulson和莱文，非平衡条件下，温度只能被定义为本地。结果是直观的，在这个意义上，在观察到的自由度的热噪声相关的温度平均是通过平均的温度场，与该特定的自由度相关联的耗散密度加权。在证明这个定理后，我们将结果应用于越来越复杂的例子：一个简单的弹簧，钟摆悬挂纤维的弯曲，以及KAGRA低温悬挂模型。最后，我们概述了非平衡热弹性噪声的应用。
2018-03-01 gr-qc physics.ins-det
Open-cavity in closed-cycle cryostat as a quantum optics platform
光学谐振器的引入可以实现光子和固态发射器之间的有效和精确的相互作用。它促进了强光-物质相互作用，极化子物理学的研究，并为量子通信和计算提供了强大的接口。在与固态系统的光物质相互作用的进展中的一个关键方面是结合低温温度和高机械稳定性对振动的要求，同时保持足够的自由度，原位可调性的挑战。在这里，我们提出了一个基于光纤的开放法布里-珀罗腔在一个封闭的循环低温恒温器表现出超高的机械稳定性，同时提供在所有三个空间方向的宽范围的可调性。我们的特点的设置和演示操作的均方根腔长波动小于$90$ pm的温度为$6.5$ K和集成带宽为$100$ kHz。最后，我们基准腔的性能，证明了强耦合形成的激子极化激元在单层WSe $_2$与$1.6$的协同性。这组结果表明，开放腔在一个封闭的循环低温恒温器作为一个通用的和强大的平台，低温腔QED实验。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
R&D Towards Cryogenic Optical Links
一些关键的有源和无源组件的光链路已在77 K或更低的温度下进行了测试，展示了液体氩时间投影室（LArTPC）探测器低温恒温器内操作的光链路的潜在发展。采用商用0.25 μ m蓝宝石硅CMOS技术制造的环形振荡器、单个MOSFET和高速16：1串行器分别在室温至4.2 K、15 K和77 K范围内持续工作。三种类型的激光二极管从室温到77 K都能发出激光。从室温到77K，光纤和光连接器呈现出微小的衰减变化。
2022-02-10 physics.ins-det
A solid-state high harmonic generation spectrometer with cryogenic cooling
本研究搭建了基于真空腔与闭循环氦制冷机的低温冷却固态高次谐波产生光谱仪，验证了飞秒激光作用下样品区可维持低温，为低至数开尔文的温度依赖sHHG测量及强关联材料低温物相研究提供新工具。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Design and testing of low temperature part of an UHV SPM microscope
我们研制了超高真空扫描探针显微镜（UHV-SPM）的低温部分，工作温度范围为20 ~ 700 K。为了实现所需的温度范围，使用低温氦（~5 K）作为冷却剂的流动冷却系统的设计。该系统包括一个流动低温恒温器和一个灵活的低损耗传输线连接杜瓦瓶与流动低温恒温器。我们还测试了液氮（~ 77 K）作为替代低成本冷却剂。使用氮气，显微镜可以在约100 K或更高的温度下工作。由于冷却剂通过低温恒温器的流动会引起热致两相流波动，导致温度不稳定，因此进行了初步测试，以找到避免温度振荡和优化冷却过程的方法。
2016-10-03 physics.ins-det
Limits to the sensitivity of a rare-earth-enabled cryogenic vibration sensor
低温学是量子技术发展的一个关键方面。封闭循环装置最近成为一种环境友好和低维护的液氦低温恒温器的替代品。然而，干式低温冷却器中较大的振动水平禁止它们在大多数敏感应用中使用。在最近的一项工作中，我们提出了一种惯性，宽带，非接触式传感器的基础上的压电光谱效应，即天然敏感性的光学线路所表现出的固体中的杂质的应变。该传感器基于稀土离子的特殊光谱特性，在4K以下工作，光谱烧孔大大提高了灵敏度。在本文中，我们调查的基本原理和技术的限制，这种振动传感器通过比较刚性的样品附件的脉冲管制冷机和定制设计的交换气室的声学隔离的冷阶段。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.ins-det
