熱沉解決方案

在低溫學中,熱沉是一個系統級的設計挑戰,通常並非單一標準組件。 RF射頻/微波訊號(如同軸電纜或波導)引入低溫環境時會攜帶熱量。 如果同軸電纜的外導體在每個溫階沒有得到良好熱沉,它就會成為一個熱捷徑,將熱量傳導至系統最冷的部分,從而降低性能並增加低溫負載。 熱沉設計目標為確保低溫系統中(尤其是稀釋製冷機內)線路的外導體能有效地在各個低溫階段冷卻(熱錨定)至該階段的溫度。 實現有效的熱沉通常需要結合使用特製的低溫相容電纜、連接器、熱連接/熱導帶以及可能的散熱器。

熱沉組件可以分為:

  • 外掛式:由外掛的方式組合到線纜上,如熱導帶。熱導帶對於將組件(包括射頻電纜外導體和連接器)的熱量傳導至低溫恆溫器內的冷板至關重要。 熱導帶一端連接製冷機的冷卻均溫板,另一端夾住線纜。

  • 整合式:線纜/接頭自備熱錨功能。一個明顯的趨勢是,專業供應商越來越多地將熱管理功能直接集成到低溫電纜和連接器系統中。 這簡化了系統組裝並確保了有效的熱錨定。 隨著量子位元數量的增加和量子實驗的複雜化,需要更多的射頻線路,這使得有效熱沉在管理稀釋製冷機熱負載方面的重要性日益增加。



廠商範例

前面章節中介紹的線路連接器廠商(按此連結)多半都已朝向推出整合熱錨功能的纜線(熱化連接器 Thermalized connector)。

公司名稱
(點按連結)
國家/地區 主要組件焦點 關鍵技術/創新 備註
Technology Applications, Inc. 美國 低溫熱導帶 (Thermal Straps) CuTS® 銅熱導帶, 石墨熱導帶 全球知名的低溫熱導帶供應商



新創公司與產品範例 產品圖例
(圖片皆取自官網)
Technology Applications, Inc.

Thermal Straps
Quantum Microwave
Thermalized Connector Array


▲ Technology Applications, Inc.提供不同材質的熱導帶,1100 鋁的密度大約只有銅的三分之一,熱導率則約為銅的一半,因此在本質上,鋁帶相較於銅帶最多可具有三分之一的質量優勢。可以根據熱錨功率需求和重量之間作權衡。
Ref: Technology Applications, Inc.