冷凍氣浴振蕩器是一種利用低溫氣體作為驅(qū)動(dòng)介質(zhì)的能量傳輸裝置,其主要作用是通過(guò)振蕩器的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)精密儀器的測(cè)量和控制,例如磁共振成像儀、微波譜儀等。
冷凍氣浴振蕩器中的低溫氣體通常為液態(tài)氦或液態(tài)氮,因?yàn)檫@些低溫氣體的密度較大,能夠?yàn)檎袷幤魈峁┚鶆?、穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力。振蕩器通常是一個(gè)微型金屬盒,內(nèi)部裝有石英晶片和壓電晶體,以及一些電極用于作為信號(hào)輸入和輸出。振蕩器的外部通過(guò)冷卻管道,直接與低溫氣體相連,以保證振蕩器的工作溫度始終保持在幾乎零度的溫度范圍內(nèi)。
其工作原理基于壓電效應(yīng)和石英晶體的共振頻率。壓電晶體在電場(chǎng)作用下,會(huì)產(chǎn)生變形,當(dāng)外力消失,壓電晶體的變形會(huì)返回原始形態(tài),這個(gè)過(guò)程就形成了壓電效應(yīng)。石英晶體是一種能夠在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生變形的材料,因此在其內(nèi)部,石英晶片會(huì)產(chǎn)生很小的壓力波動(dòng),這種波動(dòng)會(huì)被壓電晶體轉(zhuǎn)化成電信號(hào)和機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)外界加入一種與石英晶片共振頻率相同的外力信號(hào),石英晶片就會(huì)共振,振動(dòng)的能量被轉(zhuǎn)化成電信號(hào),通過(guò)電路輸出,因此就能夠?qū)崿F(xiàn)振動(dòng)的傳輸和信號(hào)的放大。
它的振動(dòng)主要是通過(guò)低溫氣體的互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電流作用于壓電晶體時(shí),壓電晶體會(huì)開(kāi)始振動(dòng),振動(dòng)的能量被通過(guò)液態(tài)氮或氦傳輸?shù)降蜏貧怏w中,由于冷卻環(huán)境的影響,低溫氣體中的壓力差異會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),而這種振動(dòng)會(huì)傳輸回振蕩器,增加振蕩器本身的振動(dòng)幅度,從而引起更大的信號(hào)輸出。
總之,冷凍氣浴振蕩器是一種利用低溫氣體和壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳輸?shù)难b置。其原理是基于振蕩器內(nèi)部的石英晶片、壓電晶體和低溫氣體的互動(dòng),通過(guò)共振頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大和傳輸。已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,例如磁共振成像儀、微波譜儀等,對(duì)于提高儀器精度、測(cè)量精度以及信號(hào)傳輸?shù)撵`敏度都有很大作用。