Thermal coupling of silicon oscillators in cryogen-free dilution refrigerators
硅双桨振荡器（DPO）已经成功地用于测量低至10 mK的非晶膜的弹性特性（参见例如\cite{Fefferman16,Liu14}）。到目前为止，我们的团队一直使用湿稀释冰箱进行最低温度测量。我们目前的测量进行了Bluefors无低温稀释冰箱，证明了极端的敏感性的DPO的热耦合到它的环境。这些测量结果表明，有必要在混合室（MXC）温度下将DPO封闭在屏蔽中。即使没有到达DPO的视线路径，护盾上的任何间隙都会限制其有效性。在DPO周围没有低温密封屏蔽的情况下，关闭脉冲管同时保持MXC和静止温度会导致DPO加热。这表明，由于脉冲管振动导致的样品的任何加热是不太重要的影响。
2018-09-19 cond-mat.dis-nn physics.ins-det
Dry dilution refrigerator with 4He-1K-loop
在这篇文章中，我们总结了无制冷剂的3 He/4 He稀释制冷机的实验工作，除了稀释制冷回路，配备了一个4 He-1 K级。当T ~ 1 K时需要高冷却能力来冷却冷放大器和散热器电缆时，这种DR值得考虑。在我们的应用中，建造这种类型的低温恒温器的动机是为了进行量子信息技术和量子模拟的超导量子线路实验。在其他工作中，1 K级的DR被提出用于天体物理低温恒温器。为了进行中子散射研究，我们建造了一台顶部装载的无制冷剂DR，它配备了一个标准的商用稀释制冷插件。我们的1 K级已经达到了高达100 mW的冷却功率，但更高的制冷功率是通过更强大的脉冲管制冷机和1 K回路中更高的4 He循环速率实现的。已经结合稀释制冷回路测试了几种不同版本的1 K回路。DR的最低温度为4.3mK。
2014-12-11 cond-mat.other physics.ins-det
Characterisation of silicon photomultipliers in a dilution refrigerator down to 9.4 mK towards a cryogenic cosmic-ray muon veto system
UKRI STFC Rutherford Appleton Laboratory（英国研究与创新署STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Oxford（牛津大学）；Royal Holloway University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；RIKEN（理化学研究所）；University of Liverpool（利物浦大学）
研究在9.4mK环境下硅光电倍增管的单光子响应、增益及暗计数噪声，为低温宇宙射线μ子 veto系统提供基础数据。
2026-05-11 hep-ex physics.ins-det
A ruthenium oxide thermometer for dilution refrigerators operating down to 5 mK
在稀释制冷机达到的最低温度下，氧化钌电阻温度计经常饱和，因此失去灵敏度。为了扩大这种温度传感器的范围，我们建立了一个温度计，保持灵敏度为5~mK。该温度计的一个关键部件是一个基于现代射频吸收材料的原位射频滤波器。我们表明，使用这样的过滤器是唯一有效的，当它被封装在相同的射频密封外壳的氧化钌传感器。我们的设计提供了一个衰减水平，这是必要的，以减轻寄生加热的影响，一小部分的pW目前在我们的电路。此外，我们表明，这种寄生加热的可能来源是黑体辐射存在于实验空间的冰箱。我们发现温度计的平衡时间随着温度的降低而迅速增加;低于5~mK，由于平衡时间过长，这种温度计变得不实用。
2021-10-07 physics.app-ph physics.ins-det
A compact rotating dilution refrigerator
我们描述了一种新的旋转稀释制冷机的设计和性能，它将主要用于研究超流4He中量子化涡旋的动力学。操作制冷机和进行实验测量所需的所有设备都安装在两个同步驱动但机械解耦的旋转圆盘传送带上。该设计允许相对简单的操作和维护，并在实验室中占用最小的空间。实验室和旋转框架之间只需要两个连接，用于电力传输和氦气回收。对旋转稳定性的测量表明，旋转在大约0.001 rad/s直到超过2.5 rad/s的角速度是平滑的。还研究了高Q机械谐振器在旋转快速变化期间的行为。
2013-09-12 cond-mat.other physics.flu-dyn physics.ins-det
Scintillation detectors with silicon photomultiplier readout in a dilution refrigerator at temperatures down to 0.2 K
我们正在开发一种新型的高亮度原子束，包括一个两体的异国情调的原子称为μ素（M $ = μ^+ + e^-$），为下一代原子物理学和引力相互作用的测量。该M源源自超流氦（SFHe）的薄片，因此诊断和随后的测量需要在低于1K的温度下在稀释低温恒温器中操作的检测系统。在本文中，我们描述的操作和表征的硅光电倍增器（SiPMs）在超低温SFHe目标。我们显示的信号形状，击穿电压和单光子探测效率的温度依赖性，得出结论，单光子探测与SiPM低于0.85 K是可行的。此外，我们展示了分段闪烁探测器的发展，其中16个通道在1.7 K和一个通道在170 mK委托使用μ子束。
2022-05-05 hep-ex physics.ins-det
Insertable system for fast turnaround time microwave experiments in a dilution refrigerator
稀释制冷机中的微波实验是超导量子线路等研究领域的核心工具。迄今为止，这种类型的实验依赖于将设备连接到稀释制冷机的混合室。在这种情况下，最短的周转时间是冷却和加热整个冰箱所需的几天。我们开发了一种新的方法，其中一个合适的样品架连接到一个冷插入探头，并与永久安装在低温恒温器内的传输线接触。如果目标温度为80 mK，则总周转时间为8小时。最低可达温度为30 mK。我们的系统可以容纳多达六条传输线，测试带宽在DC和12 GHz之间。该带宽受到设置中低通元件的限制;我们预计固有带宽至少为18 GHz。我们提出了我们的设置，讨论了实验过程，并给出了该系统启用的实验的例子。这种新的测量方法将对使用微波信号进行系统的超低温研究产生重大影响，包括那些需要量子相干性的研究。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Vibrational sensing at mK temperatures in dry dilution refrigerators using commercial accelerometers for diverse fundamental physics applications
INFN -- Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文评估了在干式稀释制冷机混合室级低至8 mK温度下使用商用加速度计的性能，并展示了其放射性检测结果，为实时振动监测和降噪提供了可能。
2026-07-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Stabilizing an optical cavity containing a bulk diamond crystal at millikelvin temperatures in a cryogen-free dilution refrigerator
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本研究在无液氦稀释制冷机中实现了毫开尔文温度下含块体金刚石晶体的光学腔稳定，通过将腔锁定至激光，测得无金刚石时精细度可达1.2×10^4，含金刚石时约90，主要受吸收损耗限制。
2026-10-07 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Design and performance of an ultra-high vacuum scanning tunneling microscope operating at dilution refrigerator temperatures and high magnetic fields
我们描述的结构和性能的扫描隧道显微镜（STM）能够采取的隧道态密度与亚原子的空间分辨率在稀释冰箱温度和高（14 T）磁场的地图。完全超高真空系统的特点是在底部加载稀释冰箱的末端可以目视访问双样品显微镜载物台，这有助于原位制备的尖端和样品的转移。双样品台能够定位所研究样品的最佳区域，并延长实验寿命。详细描述的显微镜的成功热锚定通过20 mK的基础温度读数以及250 mK的测量电子温度来确认。原子分辨的图像，以及互补的振动测量，确认在这个仪器中的振动隔离方案的有效性。最后，我们证明了显微镜是能够与典型的机器具有更适度的制冷相同的性能水平，通过测量光谱图在基准温度下在零场和在施加的磁场。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
The Methodology and Implementation of a Real Time Monitoring System for Cryogenic Fridges
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
约翰霍普金斯大学研发了基于稀释制冷机的日志监控系统，实现本地日志备份与远程实时监控功能。
2026-02-05 physics.ins-det
Polarization-preserving confocal microscope for optical experiments in a dilution refrigerator with high magnetic field
我们提出了一种基于光纤的低温共焦显微镜的设计和操作。它被设计为一个紧凑的冷指，适合在超导磁体的孔内，这是一个模块化的单元，可以很容易地在稀释制冷机和其他低温恒温器之间交换使用。我们的目标是在量子光学实验中的应用与半导体中的电子自旋和设计已被优化的驱动，并检测光场具有明确的偏振。这是通过经由保偏光纤的光学接入以及冷指处的Voigt几何结构来实现的，该冷指避免了高磁场中的光学部件中的法拉第旋转。我们的单位是多功能的实验中使用，测量光致发光，反射，或传输，因为我们证明了与施主束缚电子在薄GaAs薄膜的合奏量子光学实验。
2010-10-09 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Vibration isolation with high thermal conductance for a cryogen-free dilution refrigerator
我们提出了一种机械低通滤波器隔振的设计和实施，用于减少在10 mK的无冷冻剂稀释制冷机，用于扫描探针技术的振动噪声。我们讨论的设计准则，以满足竞争的要求，具有低的机械刚度结合高的热导率。我们通过测量位于SQUID上方的超软机械谐振器的振动噪声水平来证明我们方法的有效性。从8 mK的低温恒温器基础温度开始，振动隔离可以被冷却到10.5 mK，在100 mK时冷却功率为113 $μ$ W。我们使用低振动和低温来证明小于20 mK的有效悬臂温度。这导致小于500 zN/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$的力灵敏度，以及在1 Hz测量带宽中低至0.4 mHz的积分频率噪声。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Vibration-induced electrical noise in a cryogen-free dilution refrigerator: characterization, mitigation, and impact on qubit coherence
无低温装置由于其方便性和可靠性以及对氦作为自然资源日益稀缺的关注而在实验科学中变得越来越突出。尽管在冷端没有任何运动部件，但脉冲管制冷机会引入对实验有害的振动。我们的特点是这些振动的耦合到安装在无冷冻剂稀释冰箱的电缆上观察到的电信号。占主导地位的电噪声是在5至10 kHz的范围内，其幅度被发现是强烈的温度依赖性。我们测试了不同电缆的性能，旨在诊断和解决噪音，并发现摩擦电是主要的机制耦合振动的电信号。为了限制电缆内的运动，将半刚性电缆压平或将柔性电缆护套化，成功地将噪声水平降低了一个数量级以上。在此基础上，我们研究了脉冲管振动对电子自旋量子比特器件的影响。相干测量用于绘制量子比特所经历的噪声的光谱，揭示与脉冲管的光谱特征相匹配的光谱分量。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Dry Dilution Refrigerator for Experiments on Quantum Effects in the Microwave Regime
在瓦尔特-迈斯纳研究所（Walther-Meißner-Institut），一个新的无冷冻剂的3He/4He稀释制冷机（DR）已经完成;低温恒温器将用于冷却量子信息技术和量子模拟的超导量子电路实验。所有主要部件都是在工厂制造的。DR在设备的各个阶段为微波元件和电缆提供了大量空间。e.例如，在一个实施例中，混合室处的可用空间具有大于60 cm的高度和30 cm的直径（混合室安装板）。为了冷却电缆和冷放大器，DR配备了一个单独的4He-1K回路，在1K附近提供高达100 mW的冷却功率。在0.9K时，该蒸馏器的制冷功率为18mW，其安装板直径为35cm。低温恒温器位于空气弹簧上的铝制支架上，以减弱建筑物的振动。它由Cryomech PT 410-RM脉冲管制冷机（PTC）预冷，该制冷机通过波纹管组件与低温恒温器的真空罐机械解耦。PTC的两级通过铜绳与DR热连接。该DR没有氮气冷却阱来净化3He和4He回路的气流;相反，活性炭阱安装在PTC第一级的DR内。稀释单元有三个热交换器;其基础温度为11 mK，在100 mK时冷却功率为300 μ W。
2014-12-11 cond-mat.other physics.ins-det
Decoupling Pulse Tube Vibrations from a Dry Dilution Refrigerator at milli-Kelvin Temperatures
本研究为 NUCLEUS 实验设计了一种低温弹簧摆，在 10 mK 以下有效隔离干式稀释制冷机脉冲管振动，使克级 CaWO4 低温量热计实现了 6.22 eV 的超低基线分辨率。
2025-04-07 physics.ins-det
A Magnetic Persistent Current Switch at milliKelvin Temperatures
我们报告了在稀释冰箱中操作的磁驱动持续电流开关的开发。我们表明，它可以安全地用于在11 mK下以0.5 A对60 mH线圈充电，从而将稀释制冷机加热到60.5 mK。在4K下对440 $μ$ H线圈的测量揭示了$R \leqslant 3.3$ p $Ω$的残余电阻。
2016-01-11 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Traceable In Situ Microwave Power Measurement at the Cryogenic Device Plane in a Dilution Refrigerator
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；University of Palermo（巴勒莫大学）；Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM)（意大利国家计量研究所）；Università degli Studi di Pisa（比萨大学）
研究在稀释制冷机中低温设备平面上进行微波功率测量的问题，核心方法是利用定制可变温度台，结合热射频功率传输、低温S参数校正和不确定度评估，实现可溯源微波功率校准，给出了不同功率下的不确定度范围。
2026-07-15 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
An automated and versatile ultra-low temperature SQUID magnetometer
我们提出了一个基于SQUID的磁力计的设计和施工的操作温度T = 10 mK，同时保持与通常用于商业SQUID磁力计的样品架的兼容性。该系统是基于耦合到二阶梯度计的dc-SQUID。将样品放置在稀释冰箱的塑料混合室内，并通过3 He流直接热化。通过提升整个稀释制冷机插入件来实现通过拾取线圈的移动。自主开发的软件提供了完全自动化和简单的用户界面。
2004-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A continuously-cooled 3He/4He phase separation refrigerator
本文提出利用 3He 相分离与蒸发冷却的连续亚开尔文制冷方法，以更简单结构和更少 3He 实现 585 mK 基础温度及 700 mK 下 3 mW 制冷功率。
2025-03-13 cond-mat.other physics.ins-det
A modular ultra-high vacuum millikelvin scanning tunneling microscope
我们描述了超高真空（UHV）扫描隧道显微镜（STM）的设计，结构和性能，能够在稀释冰箱的温度下成像，并配备了矢量磁铁。我们设计的主要目标是通过将STM系统划分为一组易于分离、可互换的组件来实现高水平的模块化。这自然地将STM仪器的UHV需求与稀释制冷机的典型非UHV构造分离，从而促进非UHV材料的使用，同时保持容纳STM的完全可烘烤的UHV室。模块化设计还允许从系统的其余部分快速移除显微镜头，允许在任何时候进行维修，修改甚至更换整个显微镜头，而不会加热低温恒温器或损害真空。在不使用低温滤波器的情况下，我们在超导Al（100）单晶上测量了184 mK的电子温度。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
