本实用新型公开了一种在室温～－196℃范围下对金属材料进行改性处理的超低温深冷处理设备，可精确控制被处理工件的降温、升温、温变速率。该超低温深冷处理设备包括通过输送管路连通的真空杜瓦处理室与液氮罐，以及设置在真空杜瓦处理室内的载物内胆，真空杜瓦处理室上设置有顶盖，在载物内胆内设置有至少一个测温传感器。通过在载物内胆内设置有至少一个测温传感器，可通过测温传感器对载物内胆内的被处理工件进行温度监控，从而可对被处理工件的温度随时进行控制，以达到改善被处理工件性能的目的，尤其适合在需要通过超低温改善金属材料、高分子材料、工具、模具性能的行业推广使用。