核磁共振（NMR）波谱仪利用不同元素原子核性质的差异来研究分析物质的化学性质,是研究测定有机和无机化合物的重要工具,目前市场需要越来越大。与此同时,考虑传统核磁共振谱仪占地大、需要定期停机补充液氦液氮等弊端,新一代的波谱仪已逐渐向小型化、零蒸发系统的方向发展。因此,设计一种可在不用停止工作下更换GM制冷机的零蒸发波谱仪结构对以后国内研制相关结构的核磁共振波谱仪以及核磁共振成像等设备具有很好的指导和现实意义。本文围绕新型波谱仪零蒸发结构的总体设计、结构强度和稳定性验证以及传热性能展开相关的理论设计分析和实验工作:首先,系统设计波谱仪整体的零蒸发结构,在满足结构强度和减小热负荷等功能要求的基础上完成了真空杜瓦、冷屏、氦槽绝热支撑结构等部件的设计,优化了制冷机可拆卸可收缩机构和冷头导热结构方案,保证系统能够长时间稳定运行,以及在遇到需要维护等特殊情况下依然可以正常工作。接着重点分析校核核磁共振波谱仪的杜瓦和氦槽绝热支撑的强度和稳定性,同时通过优化波谱仪内部的传热路径和冷量要求,提出波谱仪零蒸发内部整体的冷却方案,将系统热负荷降至最低,通过对结构强度、传热性能进行了理论计算和仿真分析,验证了系统的整体结构强度和热工性能的可行性。最后,结合零蒸发结构设计关键参数指标对结构设计中的传热部件的热接触性能进行实验验证,通过焊接波纹管性能测试验证了制冷机可拆卸以及系统低温循环收缩性能的可靠性,制作了铜和不锈钢的真空钎焊实验件,研究了如何增强异种材料结合处的热导率的方法、搭建了编织带热阻实验平台并研究减小长距离热传输过程中的热漏影响。根据实验结果,焊接波纹管在10mm收缩量下疲劳循环实验后漏率小于1×10-9Pa·m3/s,铜试样件真空钎焊的贴合率达到95%以上,实验结果验证了该波谱仪零蒸发结构设计技术指标能够达到设计需求。