Pulse tube refrigerator
ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ (ಪಿಟಿಆರ್) ಅಥವಾ ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಕ್ರಯೋಕೂಲರ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿರುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದು 1980 ರ ದಶಕದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಥರ್ಮೋಅಕೌಸ್ಟಿಕ್ಸ್ನ ವಿಶಾಲ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಇತರ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳ ಸರಣಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿತು. ಇತರ ಕ್ರಯೋಕೂಲರ್ಗಳಿಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ (ಉದಾ. ಸ್ಟಿರ್ಲಿಂಗ್ ಕ್ರೈಯೋಕೂಲರ್ ಮತ್ತು ಜಿಎಂ-ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳು), ಈ ಕ್ರೈಯೋಕೂಲರ್ ಅನ್ನು ಸಾಧನದ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಚಲಿಸದೆ ತಯಾರಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕೂಲರ್ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಕ್ರಯೋಕೂಲರ್ಗಳನ್ನು ಅರೆವಾಹಕ ತಯಾರಿಕೆಯಂತಹ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಅತಿಗೆಂಪು ಸಂವೇದಕಗಳ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯಂತಹ ಮಿಲಿಟರಿ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಟಾಕಾಮಾ ಕಾಸ್ಮಾಲಜಿ ಟೆಲಿಸ್ಕೋಪ್ ಅಥವಾ ಕ್ಯೂಬಿಕ್ ಪ್ರಯೋಗ (ಕಾಸ್ಮಾಲಜಿ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಇಂಟರ್ಫೆರೋಮೀಟರ್) ನಂತಹ ದ್ರವ ಕ್ರಯೋಜೆನ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಖಗೋಳ ಪತ್ತೆಕಾರಕಗಳನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸಲು ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಪಿಟಿಆರ್ಗಳನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುವ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳ ಪ್ರೀಕೂಲರ್ಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜೇಮ್ಸ್ ವೆಬ್ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ದೂರದರ್ಶಕದಂತಹ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ-ಆಧಾರಿತ ದೂರದರ್ಶಕಗಳಲ್ಲಿ ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಕ್ರಯೋಜೆನ್ಗಳು ಖಾಲಿಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಮರುಪೂರಣಗೊಳಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಮಂಗಳ ಗ್ರಹದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ದ್ರವೀಕರಿಸಲು ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದೆಂದು ಸಹ ಸೂಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ತತ್ವ ಚಿತ್ರ 1 ಸ್ಟಿರ್ಲಿಂಗ್-ರೀತಿಯ ಏಕ-ಆರಿಫೈಸ್ ಪಲ್ಸ್-ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ (ಪಿಟಿಆರ್) ಅನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅನಿಲದಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೀಲಿಯಂ 10 ರಿಂದ 30 ಬಾರ್ ವರೆಗಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ. ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಘಟಕಗಳೆಂದರೆಃ ಸಂಕೋಚಕ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವ ಪಿಸ್ಟನ್, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕಾರಕ X1, ದೊಡ್ಡ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ರಂಧ್ರಯುಕ್ತ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪುನರುತ್ಪಾದಕ (ಇದು ಸ್ಟೇನ್ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ ವೈರ್ ಜಾಲರಿ, ತಾಮ್ರದ ತಂತಿ ಜಾಲರಿ, ಫಾಸ್ಫರ್ ಕಂಚಿನ ತಂತಿ ಜಾಲರಿ, ಸೀಸದ ಚೆಂಡುಗಳು, ಸೀಸದ ಹೊಡೆತ ಅಥವಾ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿರಬಹುದು) ಇದರಲ್ಲಿ ಅನಿಲವು ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕ X2 ಅನ್ನು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ಅನಿಲದಿಂದ ತಂಪಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಉಪಯುಕ್ತ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ TL ನಲ್ಲಿ ತಲುಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅನಿಲವನ್ನು ತಳ್ಳುವ ಟ್ಯೂಬ್ ಅನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸಲು ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದ ಬಳಿ ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕಾರಕ X3 ಅನ್ನು ಎಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒತ್ತಡವು ಕ್ರಮೇಣ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲದ ವೇಗಗಳು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ "ಪಲ್ಸ್" ಟ್ಯೂಬ್ ಕೂಲರ್ ಎಂಬ ಹೆಸರು ತಪ್ಪುದಾರಿಗೆಳೆಯುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಪಲ್ಸ್ಗಳಿಲ್ಲ. ಪಿಸ್ಟನ್ ನಿಯತಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅನಿಲವು ಎಡದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗಿನ ಒತ್ತಡವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಕೋಚಕ ಸ್ಥಳದಿಂದ ಅನಿಲವು ಬಲಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಿದರೆ, ಅದು ಟಿಎಚ್ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಪುನರುತ್ಪಾದಕವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪುನರುತ್ಪಾದಕವನ್ನು ಟಿಎಲ್ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ತಂಪಾದ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಬಿಡುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಕ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದು ಹಿಂತಿರುಗಿದ ನಂತರ, ಪುನರುತ್ಪಾದಕದೊಳಗೆ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿರುವ ಶಾಖವನ್ನು ಮತ್ತೆ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ, ಅನಿಲವನ್ನು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್), ಆದ್ದರಿಂದ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿನ ಅನಿಲದ ತಾಪಮಾನವು ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೊಳವೆಯ ತಂಪಾದ ತುದಿಯಲ್ಲಿ, ಒತ್ತಡವು TL ಉಷ್ಣಾಂಶದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಅನಿಲವು X2 ಮೂಲಕ ಕೊಳವೆಯನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡವು TLಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುವಾಗ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಹಿಂತಿರುಗುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ X2 ನಿಂದ ಶಾಖವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆಃ ಇದು X2 ನಲ್ಲಿ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದ ಅನಿಲವು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಏಕೆ ಹಿಂದಿರುಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಚಿತ್ರ 1ನ್ನು ನೋಡಿ ಮತ್ತು X3ಗೆ (ಬಿಸಿ ತುದಿಯಲ್ಲಿ) ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಅನಿಲ ಅಣುಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಅವು ರಂಧ್ರದ ಮೂಲಕ ಕೊಳವೆಯ ಒಳಗೆ ಮತ್ತು ಹೊರಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡವು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಅಣುಗಳು ಕೊಳವೆಯೊಳಗೆ (ಎಡಕ್ಕೆ) ಹರಿಯುತ್ತವೆ (ಇದನ್ನು X3 ಮೂಲಕ ಕೊಳವೆಯೊಳಗೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ರಂಧ್ರ ಮತ್ತು ಬಫರ್ನಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ). ಕೊಳವೆಯೊಳಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಟಿಎಚ್ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ, ಕೊಳವೆಯೊಳಗಿನ ಒತ್ತಡವು ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಅದೇ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅನಿಲವನ್ನು ಮತ್ತೆ ಕೊಳವೆಯಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅದರ ತಾಪಮಾನವು ಟಿಎಚ್ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಶಾಖ ವಿನಿಮಯಕಾರಕ ಎಕ್ಸ್3ಯಲ್ಲಿ, ಇದು ಶಾಖವನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸುತ್ತುವರಿದ ತಾಪಮಾನ ಟಿಎಚ್ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 3 ಕೋಆಕ್ಸಿಯಲ್ ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚು ಉಪಯುಕ್ತವಾದ ಸಂರಚನೆಯಾಗಿದ್ದು ಇದರಲ್ಲಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಕವು ಕೇಂದ್ರ ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಅನ್ನು ಸುತ್ತುವರೆದಿದೆ. ಇದು ಸಾಂದ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಂಪಾದ ತಲೆಯನ್ನು ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ತಂಪಾಗಿಸಬೇಕಾದ ಯಾವುದನ್ನಾದರೂ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದು ಸುಲಭ. ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವ ಯಂತ್ರವನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಓಡಿಸಬಹುದು, ಮತ್ತು ಇದು ರಂಧ್ರದಲ್ಲಿ ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುವ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮರುಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಕೂಲರ್ನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಕದ ಗುಣಮಟ್ಟದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಂಘರ್ಷದ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬೇಕುಃ ಇದು ಕಡಿಮೆ ಹರಿವಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು (ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ವಿಶಾಲವಾದ ಕಾಲುವೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರಬೇಕು), ಆದರೆ ಶಾಖದ ವಿನಿಮಯವೂ ಸಹ ಉತ್ತಮವಾಗಿರಬೇಕು (ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಕಿರಿದಾದ ಕಾಲುವೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಉದ್ದವಾಗಿರಬೇಕು). ವಸ್ತುವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಾಖದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. 50 ಕೆ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳು ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಕಂಚಿನ ಅಥವಾ ಸ್ಟೇನ್ಲೆಸ್ ಸ್ಟೀಲ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 10 ಮತ್ತು 50 ಕೆ ನಡುವಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಸೀಸವು ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. 10 ಕೆ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವವರು ಈ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ಗಾಗಿ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಕಾಂತೀಯ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಕೂಲರ್ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಗುಣಾಂಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ (ಸಿ. ಓ. ಪಿ.; ಸೂಚಿಸಲಾದ) ಕೂಲಿಂಗ್ ಪವರ್ ಮತ್ತು ಸಂಕೋಚಕ ಪವರ್ ಪಿ ನಡುವಿನ ಅನುಪಾತ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಕೂಲರ್ಗಾಗಿ, ಕಾರ್ನೋಟ್ನ ಪ್ರಮೇಯದಿಂದ ನೀಡಲಾಗಿದೆಃ ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹರಿವಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ರಂಧ್ರದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ಪಲ್ಸ್-ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಬದಲಿಗೆ, ಆದರ್ಶ ಪಿ. ಟಿ. ಆರ್. ನ ಸಿ. ಓ. ಪಿ. ಯನ್ನು ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆದರ್ಶ ಶೈತ್ಯಕಾರಕಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಇತರ ಶೈತ್ಯಕಾರಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶೈತ್ಯಕಾರಕಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲವನ್ನು ನಿಯತಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಟಿರ್ಲಿಂಗ್ ಇಂಜಿನ್ ಕೂಲರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಜನಪ್ರಿಯ ಗಿಫೋರ್ಡ್-ಮೆಕ್ ಮಹೊನ್ ಕೂಲರ್ಗಳಂತಹ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಕೂಲರ್ಗಳು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವ ಸಾಧನವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಇದು ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯು (ವಿಸ್ತರಣೆಯಿಂದಾಗಿ) ಯಂತ್ರದ ತಾಪನಕ್ಕಿಂತ (ಸಂಕೋಚನದಿಂದಾಗಿ) ಬೇರೆ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಅದರ ಬುದ್ಧಿವಂತ ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ, ಪಿಟಿಆರ್ ಅಂತಹ ಸ್ಥಳಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಇದು ಪಿಟಿಆರ್ ನಿರ್ಮಾಣವನ್ನು ಸರಳ, ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಯಾವುದೇ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕಂಪನಗಳಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪಗಳಿಲ್ಲ. ಕ್ರಯೋಕೂಲರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಉಷ್ಣ ಯಂತ್ರಗಳ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಡಿ ವೇಲೆ ಹಿಸ್ಟರಿ ಡಬ್ಲ್ಯೂ. ಇ. ಗಿಫೋರ್ಡ್ ಮತ್ತು ಆರ್. ಸಿ. ಲಾಂಗ್ಸ್ವರ್ತ್ ಅವರು 1960ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಬೇಸಿಕ್ ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಆಧುನಿಕ ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು 1984 ರಲ್ಲಿ ಮಿಕುಲಿನ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು, ಅವರು ಮೂಲ ನಾಡಿ ಕೊಳವೆಗೆ ರಂಧ್ರವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದರು. ಅವರು 105 ಕೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಿದರು. ಅದಾದ ಕೆಲವೇ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ಹೊಸ ರೂಪಾಂತರಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದಿಂದಾಗಿ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳು ಉತ್ತಮವಾದವು. ಇದನ್ನು ಚಿತ್ರ 4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸಮಯದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವು ಹೀಲಿಯಂನ ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದುವಿಗಿಂತ (4.2 ಕೆ) ಕೆಳಗಿರುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಸ್ವಲ್ಪ ಸಮಯದವರೆಗೆ 4He (2.17K) ನ ಲ್ಯಾಂಬ್ಡಾ ಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಕೆಳಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ತೋರುತ್ತಿತ್ತು, ಆದರೆ ಐಂಡ್ಹೋವನ್ ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಿ ಆಫ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿಯ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಗುಂಪು ಸಾಮಾನ್ಯ 4He ಅನ್ನು ಅದರ ಅಪರೂಪದ ಐಸೋಟೋಪ್ 3He ನಿಂದ ಶೈತ್ಯಕಾರಕವಾಗಿ ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ 1.73K ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತಣ್ಣಗಾಗಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ನಂತರ ಈ ದಾಖಲೆಯನ್ನು ಗೀಸೆನ್ ಗ್ರೂಪ್ ಮುರಿಯಿತು, ಅದು 1.300 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಗಳಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಯಿತು. ಗೀಸೆನ್ ಮತ್ತು ಐಂಡ್ಹೋವನ್ ಗುಂಪುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಹಯೋಗದಲ್ಲಿ ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು ಸೂಪರ್ ಫ್ಲೂಯಿಡ್ ವೊರ್ಟೆಕ್ಸ್ ಕೂಲರ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ 1.2 ಕೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪಲಾಯಿತು. ಪಲ್ಸ್-ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳ ವಿಧಗಳು ತಂಪಾಗಿಸಲು, ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ಮೂಲವು ಮುಖ್ಯವಲ್ಲ. 20K ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 1 ರಿಂದ 2 Hz ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 10 ರಿಂದ 25 ಬಾರ್ಗಳ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳೊಂದಿಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಸಂಕೋಚಕದ ಸ್ವೀಪ್ಟ್ ಪರಿಮಾಣವು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಒಂದು ಲೀಟರ್ ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು). ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಂಕೋಚಕವನ್ನು ತಂಪಾಗಿಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಕವಾಟಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತಿರುಗುವ ಕವಾಟ) ಸಂಕೋಚಕದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದ ಭಾಗವನ್ನು ಪುನರುತ್ಪಾದಕದ ಬಿಸಿ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಪಿಟಿಆರ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಭಾಗವು ಜಿಎಂ-ಕೂಲರ್ಗಳಂತೆಯೇ ಇರುವುದರಿಂದ ಈ ರೀತಿಯ ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು ಜಿಎಂ-ರೀತಿಯ ಪಿಟಿಆರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕವಾಟಗಳ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುವ ಅನಿಲವು ಸ್ಟಿರ್ಲಿಂಗ್-ರೀತಿಯ ಪಿಟಿಆರ್ನಲ್ಲಿ ಇಲ್ಲದ ನಷ್ಟಗಳೊಂದಿಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಪಿಟಿಆರ್ಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಆಕಾರಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು. ಪುನರುತ್ಪಾದಕ ಮತ್ತು ಕೊಳವೆಯು ಸಾಲಿನಲ್ಲಿದ್ದರೆ (ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿರುವಂತೆ. 1) ನಾವು ರೇಖೀಯ ಪಿಟಿಆರ್ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತೇವೆ. ರೇಖೀಯ ಪಿಟಿಆರ್ನ ಅನನುಕೂಲವೆಂದರೆ ತಂಪಾದ ಸ್ಥಳವು ತಂಪಾದ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿದೆ. ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ತಂಪಾದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಉತ್ತಮ. ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು ಬಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಾವು ಯು-ಆಕಾರದ ಕೂಲರ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ. ಎರಡೂ ಬಿಸಿ ತುದಿಗಳನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತ ಕೊಠಡಿಯ ಅಂಚಿನ ಮೇಲೆ ಅಳವಡಿಸಬಹುದು. ಇದು ಪಿಟಿಆರ್ಗಳ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಕಾರವಾಗಿದೆ. ಕೆಲವು ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸಿಲಿಂಡರಾಕಾರದ ಜ್ಯಾಮಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು ಏಕಾಕ್ಷ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಕವು ಕೊಳವೆಯ ಸುತ್ತಲೂ ಉಂಗುರದ ಆಕಾರದ ಸ್ಥಳವಾಗುತ್ತದೆ. ಏಕ-ಹಂತದ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ತಲುಪಿದ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವು 10 ಕೆ ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದು ಪಿಟಿಆರ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೊಂದನ್ನು ಪ್ರೀಕೂಲ್ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಎರಡನೇ ಕೊಳವೆಯ ಬಿಸಿ ತುದಿಯು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಮೊದಲ ಹಂತದ ತಂಪಾದ ತುದಿಯಲ್ಲಿಲ್ಲ. ಈ ಬುದ್ಧಿವಂತಿಕೆಯಿಂದ ಎರಡನೇ ಕೊಳವೆಯ ಬಿಸಿ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ಶಾಖವು ಮೊದಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಭಾರವಾಗುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಹಂತವು ಉದಾಹರಣೆಗೆ ತಾಪಮಾನ-ಲಂಗರು ಹಾಕುವ ವೇದಿಕೆಯಾಗಿಯೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್-ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್ ಕ್ರಯೋಸ್ಟಾಟ್ಗಳ ಶೀಲ್ಡ್ ಕೂಲಿಂಗ್. ಮಾಟ್ಸುಬಾರಾ ಮತ್ತು ಗಾವೊ ಮೂರು ಹಂತದ ಪಿಟಿಆರ್ನೊಂದಿಗೆ 4K ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಂಪಾದ ಮೊದಲನೆಯವರಾಗಿದ್ದರು. 2. 1 ಕೆ ಎರಡು ಹಂತದ ಪಿಟಿಆರ್ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ, ಹೀಲಿಯಂನ λ-ಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಮೂರು ಹಂತದ ಪಿಟಿಆರ್ 1.73K ಅನ್ನು 3ಹೆ ಅನ್ನು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ದ್ರವವಾಗಿ ಬಳಸಿ ತಲುಪಲಾಗಿದೆ. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಗುಣಾಂಕವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ದೇಶೀಯ ತಂಪಾಗಿಸುವಲ್ಲಿ ಪಾತ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಅಸಂಭವವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸುಮಾರು 80K ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಇತರ ಶೈತ್ಯಕಾರಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು (ಸಮೀಕರಣಗಳು () ಮತ್ತು () ಅನ್ನು ಹೋಲಿಸಿ) ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಅನುಕೂಲಗಳು ಮೇಲುಗೈ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. 70 ಕೆ ಮತ್ತು 4 ಕೆ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಪಿಟಿಆರ್ಗಳು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಡಿಟೆಕ್ಷನ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ಗಳಲ್ಲಿ, SQUIDಗಳಂತಹ (ಹೈ-Tc) ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿ ಮತ್ತು ದೂರಸಂಪರ್ಕಕ್ಕಾಗಿ ಫಿಲ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣದ ಶಬ್ದವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎಂಆರ್ಐ-ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ-ಸಂಬಂಧಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ತಂಪಾಗಿಸಲು ಪಿಟಿಆರ್ಗಳು ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಒಣ ಆಯಸ್ಕಾಂತಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವವುಗಳಲ್ಲಿ, ಯಾವುದೇ ಕ್ರೈಯೋಲಿಕ್ವಿಡ್ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲದಂತೆ ಅಥವಾ ಆವಿಯಾದ ಹೀಲಿಯಂನ ಮರು ಘನೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಕೂಲರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 2mK ವರೆಗಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ 3He-4He ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುವ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಕ್ರಯೋಕೂಲರ್ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಿಂದ 2mK ವರೆಗಿನ ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದು. ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಕ್ರೈಯೋಕೂಲರ್ ಪುನರುತ್ಪಾದಕ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಕಾಲರೇಖೆಯನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ಪಲ್ಸ್ ಟ್ಯೂಬ್ ರೆಫ್ರಿಜರೇಟರ್ಗಳ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಇತಿಹಾಸ (ನಾಸಾ) ಎಸ್ಎಚ್ಐ ಕ್ರೈಯೋಜೆನಿಕ್ಸ್ ಗ್ರೂಪ್ ಹೋಮ್ ಕ್ರೈಯೋಮೆಕ್ ಹೋಮ್ ಪಲ್ಸ್-ಟ್ಯೂಬ್ ಅನಿಮೇಷನ್ (ಥೇಲ್ಸ್ ಕ್ರೈಯೋಜೆನಿಕ್ಸ್) ಜೇಮ್ಸ್ ವೆಬ್ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ದೂರದರ್ಶಕ ಕ್ರೈಯೋಕೂಲರ್ (ಜೆಡಬ್ಲ್ಯೂಎಸ್ಟಿ/ನಾಸಾ) ತಂಪಾಗಿಸುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಕ್ರೈಯೋಜೆನಿಕ್ಸ್ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಚಕ್ರಗಳು