一种大梯度型低温环境制备装置，包括前冷头和支架组合体，前冷头的前端连接于制冷机冷头、后端连接于支架组合体，支架组合体包括多个间隔设置并且导热系数依次递变的导冷分支，每个导冷分支上独立设置有温度传感器和加热块，导冷分支的末端连接有深冷腔，导冷分支的末端与深冷腔的接触面上设置用于增大接触面积并降低热阻的铟层，深冷腔内填充有气体，深冷腔的顶面和底面密封安装有液封玻片、侧面设置有诊断孔，诊断孔上安装诊断窗，诊断窗由多个曲率半径不同并沿水平轴线对称分布的基弧单元组成，各个基弧单元的边缘依次相连接为冷却气体提供流入空间，基弧单元具有沿水平轴线分布的不同的圆心且半径随中心角的增加而增加。