Für Verdünnungskühlschränke und Vakuum-Kryosysteme
Kryogene Koaxial-MI-Kabelbaugruppen
Kamet liefert mineralisolierte (MI) Koaxialkabel für kryogene und Vakuumumgebungen, darunter Verdünnungskühler, Quantencomputersysteme und kryogene Testaufbauten.
Diese kryogenen Koaxialkabel vereinen hohe mechanische Robustheit, hervorragende Vakuumverträglichkeit (geringe Ausgasung) und stabile Leistung unter extremen Temperaturwechseln.
Sie sind als vollständig konfektionierte Koaxialkabel (z. B. mit SMA-Steckern) oder als MI-Kabel für kundenspezifische Integrationen erhältlich.
Produktübersicht
- Entwickelt für Kryo- und Vakuumanwendungen
- Ingenieurorientierte Anpassung und Support
- Entwicklung vom Prototyp zur Serienfertigung
- Kompatibel mit anspruchsvollen wissenschaftlichen und Halbleiterumgebungen
- Lieferung als Kabel oder als komplette Baugruppe
Über kryogene MI-Koaxialkabel
Kryogene MI-Koaxialkabel bestehen aus einem zentralen Leiter, der von einer mineralischen Isolierung (SiO₂ oder MgO) und einem nahtlosen Metallmantel, typischerweise aus Edelstahl, umgeben ist.
Im Vergleich zu herkömmlichen polymerisolierten, halbstarren Koaxialkabeln bieten MI-Koaxialkabel erhebliche Vorteile in anspruchsvollen kryogenen und Vakuumumgebungen:
-
- Hohe mechanische Robustheit
- Hervorragende Vakuumverträglichkeit (keine Ausgasung)
- Beständigkeit gegen Temperaturschocks
- Stabile Leistung bei wiederholten Temperaturzyklen
Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für den Einsatz in Verdünnungskühlern, wo eine zuverlässige Signalübertragung unter extremen Bedingungen erforderlich ist.
Gängige Anwendungen
Typische Anwendungen von kryogenen Koaxial-MI-Kabelbaugruppen sind:
- Verdünnungskühler (interne Signalweiterleitung und Sensorauslesung)
- Quantencomputersysteme
- Kryogene Versuchsaufbauten
- Vakuuminstrumente, die eine robuste Signalübertragung erfordern
- Dämpfungsleitungen in Tieftemperaturumgebungen
Impedanz vs. Widerstand – wichtige Klarstellung
Obwohl beide in Ohm (Ω) angegeben werden, handelt es sich bei der charakteristischen Impedanz und dem Gleichstromwiderstand um grundlegend unterschiedliche Parameter:
Charakteristische Impedanz (Z₀)
- Bestimmt die Hochfrequenz-Signalübertragung
- Wird durch die Kabelgeometrie und die dielektrischen Eigenschaften bestimmt
- Unabhängig von der Kabellänge
Gleichstromwiderstand des Leiters (Ω/m)
- Beschreibt die ohmschen Verluste
- Skaliert mit der Kabellänge
Für kryogene Koaxialanwendungen ist es unerlässlich, klar zu definieren, ob die Anforderung die Impedanzanpassung (z. B. 50-Ω-Systeme) oder das Widerstands-/Dämpfungsverhalten betrifft.
Unsere Standardkonfigurationen für kryogene Koaxialkabel
Kamet bietet verschiedene Konfigurationen von kryogenen Koaxial-MI-Kabelkonfektionen an. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht gängiger Ausführungen. Weitere Konfigurationen (Durchmesser, Materialien, Impedanz) sind auf Anfrage erhältlich.
| Leitermaterial | Isolierung | Mantelmaterial | Typischer Außendurchmesser | Impedanzoptionen | Typische Länge |
|---|---|---|---|---|---|
| Nichrome 80/20 | SiO₂ | Stainless steel | 0.5 mm | 50 Ω / 30 Ω / ~20 Ω | 3.0 m |
| 316L stainless steel | SiO₂ | Stainless steel | 0.5 mm | ~20–30 Ω | 3.0 m |
| Nichrome 80/20 | MgO (on request) | Stainless steel | 0.5 mm | design dependent | custom |
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Spezifikationen und physikalische Eigenschaften
Physikalische und elektrische Eigenschaften
- Mantel: Edelstahl (andere Legierungen auf Anfrage)
Isolierung:- SiO₂ (bevorzugt für stabile Geometrie und geringere Wärmeleitfähigkeit)
- MgO (auf Anfrage erhältlich)
- Außendurchmesser: typischerweise 0,5 mm
- Länge: Standard 3 m, andere Längen erhältlich
Charakteristische Impedanz:
- 50 Ω (Dünnleiterausführung)
- Alternative Ausführungen (30 Ω / ~20 Ω)
- Leiterwiderstand: angegeben in Ω/m
- Isolationswiderstand: ≥ 5 MΩ bei 100 V VDC
- Frequenzverhalten: Wird im Kundensystem validiert
Anschluss- und Endanschlussoptionen
Kryogene Koaxialkabel sind mit verschiedenen Endanschlussoptionen erhältlich.
- Miniatur-SMA-Steckverbinder (typisch für interne kryogene Verkabelung)
- Kundenspezifische Endanschlusslösungen
- MI-Kabel ohne Steckverbinder zur Kundenintegration
Wichtige Aspekte für kryogene Umgebungen:
- Lötverbindungen können unter Temperaturwechselbeanspruchung Spannungen ausgesetzt sein
- Elastomerdichtungen können bei niedrigen Temperaturen ihre Elastizität verlieren
- Laserschweißen oder alternative Verbindungstechniken können geprüft werden
- Die Auswahl des Steckverbinders hängt vom Systemdesign und der Vakuumgrenze ab
Richtlinien zum Biegen und Installieren
Mineralisolierte Koaxialkabel bieten Flexibilität, jedoch kann Biegen die Hochfrequenzleistung beeinträchtigen.
- Minimaler Biegeradius (mechanisch): ≥ 3 × Außendurchmesser
- Empfohlen für Signalstabilität: 10–20 × Außendurchmesser
Die endgültige Kabelführung sollte stets im realen System überprüft werden.
Montage und Integration
Kryogene koaxiale MI-Kabel können auf verschiedene Weise integriert werden:
- Verlegung innerhalb von Vakuumkammern
- Befestigung mit Klemmen oder Halterungen
- Integration in Baugruppen
- Anschluss an hermetische Durchführungssysteme
Die optimale Integrationsstrategie hängt von der Impedanzstabilität, den Temperaturgradienten und den mechanischen Einschränkungen ab.
Bewertungs- und Qualifizierungsansatz
Kamet unterstützt prototypenbasierte Validierung, um optimale Leistung in Ihrer Anwendung zu gewährleisten.
Typische Evaluierungsschritte umfassen:
- Maßprüfung
- Gleichstromwiderstandsmessung
- Isolationswiderstandsprüfung
- Anschlussprüfung
- HF-Systemvalidierung (durch den Kunden)
Mehrere Designvarianten können bereitgestellt werden, um einen direkten Vergleich von Leitermaterialien und Impedanzkonfigurationen zu ermöglichen.
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