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Diese Kleinkühler beschränken sich auf Kälteleistungen von wenigen Watt bis herunter zu Bruchteilen von Watt. Entsprechend ihrem Verwendungszweck müssen sie robust und einfach zu bedienen sein und dürfen des weiteren keine besonderen Anforderungen hinsichtlich einer versorgungstechnischen Infrastruktur stellen. Sie müssen also dem flüssigen Stickstoff als kryogenem Kältelieferant logistisch überlegen sein. Der Stirling Kühler besteht lediglich aus einem einseitig geschlossenen Zylinder, in dem ein Regeneratorkolben beweglich eingebracht ist. Ein Kompressionskolben schließt den Zylinder ab. Für die maschinentechnische Umsetzung ist es notwendig, die unmittelbare Nachbarschaft von niedrigen und hohen Temperaturen zu vermeiden. Außerdem muß den unterschiedlichen Funktionen von Regenerator- und Kompressionskolben bei der maschinentechnischen Gestaltung Rechnung getragen werden. Die Realisierung der Gaskompression erfolgt mit dem sogenannten Rotary Kompressor oder mit einem Linear Kompressor. Vorteile bei Rotary Kompressoren liegen im motorbedingten hohen Wirkungsgrad und der hohen Leistungsdichte; nachteilig sind die relativ hohen Eigengeräusche und Vibrationen. Beim Linear Kompressor stehen dem Nachteil eines relativ hohen magnetischen Störfeldes als Vorteile die geringe Geräusch- und Vibrationsentwicklung und die hohe Lebensdauer gegenüber. Eingesetzt werden heute integrierte Kühler/Detektor-Einheiten. Bei diesen Einheiten wird der Detektor direkt auf der Kaltfinger-Stirnfläche montiert und die Signalleitung in geeigneter Weise zur Vakuumdurchführung geleitet. Der Kälteleistungsbedarf kann durch diese Bauart erheblich reduziert werden, sodaß in vielen Fällen auf einen kleinen Kühler zurückgegriffen werden kann.