液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)，利用高低壓氣體在密閉脈管內(nèi)的充放氣過程來實(shí)現(xiàn)液氦溫區(qū)制冷效果，是脈管制冷機(jī)（PTR）技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。
　　20世紀(jì)60年代，脈管制冷概念最先由美國科學(xué)家提出。由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、低溫制冷效率高、振動(dòng)小、電磁干擾小、可靠性高、環(huán)保性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，脈管制冷機(jī)研發(fā)制造受到重視�，F(xiàn)階段，脈管制冷機(jī)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、通信、工業(yè)、航天、軍工、科研等領(lǐng)域，2023年全球市場(chǎng)規(guī)模約為3.1億美元，預(yù)計(jì)發(fā)展到2029年將達(dá)到4.2億美元。
　　脈管制冷機(jī)的制冷溫度范圍在液氮溫區(qū)（臨界溫度77K）時(shí)，工作效率高，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯。隨著科技進(jìn)步，工作在液氦溫區(qū)（臨界溫度4.2K）的高端儀器設(shè)備研制與應(yīng)用需求不斷上升，脈管制冷機(jī)制冷溫度范圍需要向液氦溫區(qū)拓展。憑借冷端無運(yùn)動(dòng)部件、振動(dòng)低、可靠性高的優(yōu)勢(shì)，液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)研制受到關(guān)注。
　　在海外市場(chǎng)中，液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)成為低溫工程研究熱點(diǎn)，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)逐漸增多。德國吉森大學(xué)是代表性液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)研究機(jī)構(gòu)，已經(jīng)取得了多項(xiàng)研究成果；美國Cryomech公司已經(jīng)開發(fā)出全球首臺(tái)商用4.2K液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)。
　　液氦，由氦氣液化得到，是重要冷卻介質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)mK級(jí)超低溫工作條件，但其制備難度大、價(jià)格高。氦氣主要提取自高氦天然氣，我國天然氣資源儲(chǔ)量少，其中能夠提取氦氣的高氦天然氣儲(chǔ)量極為稀有，而我國市場(chǎng)對(duì)液氦需求持續(xù)上升，因此開發(fā)液氦溫區(qū)制冷機(jī)重要性極為突出，液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)擁有發(fā)展機(jī)遇。
　　液氦溫區(qū)可支持低溫超導(dǎo)體運(yùn)行。低溫超導(dǎo)體可以廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、電力、儲(chǔ)能、航天、軍工、科研等領(lǐng)域。目前我國是全球少數(shù)幾個(gè)能夠量產(chǎn)低溫超導(dǎo)材料的國家，由于液氦供應(yīng)緊張、價(jià)格高，低溫超導(dǎo)體應(yīng)用受到一定限制。僅從低溫超導(dǎo)領(lǐng)域來看，液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)在我國開發(fā)應(yīng)用價(jià)值大。
　　我國科技部發(fā)布的2023年度國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“基礎(chǔ)科研條件與重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)”重點(diǎn)專項(xiàng)中，提出開發(fā)液氦溫區(qū)低振動(dòng)大冷量脈管制冷機(jī)，實(shí)現(xiàn)在無液氦低溫強(qiáng)磁場(chǎng)綜合物性測(cè)量?jī)x、稀釋制冷機(jī)和低溫掃描隧道顯微鏡等儀器的應(yīng)用。這將推動(dòng)我國液氦溫區(qū)脈管制冷機(jī)研制速度加快。