ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы получения температур ниже из "Справочник по физико-техническим основам криогенетики Издание 3" Максимально достигаемая АТ-А7 .макс=0,5г7 о. [c.73] Используя различные методы откачки ов жидкого легкого изотопа гелия е), можно практически получить темпе-уры не ниже 0,3 К. [c.73] Для получения более низких темпера-используются метод адиабатного раз-ничивания и эффект охлаждения при творении зНе в сверхтекучем Не. [c.73] На рис. 3.31 и 3.32 представлены характеристики некоторых солей, используемых как рабочие тела при охлаждении методом адиабатного размагничивания [260]. На левой ординате приведены отношения Янач/7нач ДЛЯ кривых, обозначенных Я, Э и т. Д. На правой ординате приведены энтальпии солей при нулевом магнитном поле для кривых, обозначенных г, 9 и т. д. По оси абсцисс отложены конечные температуры соли после размагничивания. [c.74] На рис. 3.33 приведена схема прибора для охлаждения методом адиабатного размагничивания. Парамагнитная соль помещена в сосуд Л, который погружен в жидкий гелий (1 К). Вначале сосуд А заполнен газообразным гелием, что позволяет охладить соль до 1 К после наложения магнитного поля. Затем гелий из сосуда А откачивается и соль оказывается в вакуумной изоляции. При снятии магнитного поля соль охлаждается. Если исследуется не сама соль, то испытуемый образец помещают в ампулу с солью или соединяют его с солью хорошим проводником теплоты. [c.74] В настоящее время наинизшая температура, полученная методом адиабатного зазмагничивания, составляет 0,0014 К 51]. [c.75] На основе принципа адиабатного размагничивания построена циклическая машина (цикл—2 мин) с использованием периодически отключаемых тепловых контактов между солью, образцом и ванной жидкого гелия [51]. Тепловые контакты изготовлены из сверхпроводников, у которых сверхпроводимость по желанию может разрушаться магнитным полем. Такая машина при 0,26 К имеет холодильную мощность 0,84-10-3 за цикл. Об охлаждении посредством адиабатного размагничивания см. также в [14, 16, 44, 51, 289]. [c.75] Для получения ультранизких температур можно использовать также адиабатное намагничивание сверхпроводника. Энтропия сверхпроводящего металла в нормальном состоянии при температуре ниже Тк—критической для данного сверхпроводника— больше, чем энтропия в сверхпроводящем состоянии. Следовательно, при адиабатном наложении магнитного поля температура сверхпроводника будет снижаться. [c.75] Ядерное размагничивание. Предел охлаждения при адиабатном размагничивании парамагнитных солей обусловлен взаимодействием между ионами. Гортер и независимо Кюрти и Симон [31] высказали предположение, что адиабатным размагничиванием веществ, ядра которых обладают магнитным моментом, можно получить существенно более низкие температуры. Частицы, составляющие ядро, также обладают спинами, и если они не скомпенсированы, то ядро будет характеризоваться магнитным моментом (например, у меди, кобальта и др.). Эти магнитные моменты примерно в 1000 раз меньше, чем у молекул парамагнитных солей, поэтому малейшее постороннее воздействие нарушает ориентацию их в поле. Сохранить ориентацию удается лишь при самых низких температурах, предварительно полученных методом адиабатного размагничивания парамагнитной соли (до 0,01 К), или в рефрижераторах растворения, что составляет обязательный этап при осуществлении ядерного охлаждения [526]. [c.75] Теория и проведенные опыты показывают [44, 226], что размагничиванием ядер удается достигнуть спиновых температур примерно 10 —10 К. Охлаждается до этих температур только система ядерных спинов, а не весь образец. Далее идет процесс выравнивания температур спиновой системы и кристаллической решетки, однако этот процесс весьма затруднен и длителен. Образец как целое с помощью ядерного размагничивания, очевидно, может быть охлажден до 10 К [44]. [c.75] Радебух [290, 456] подробно анализировал функции к, 8, Ср, как чистого Ще, так его растворов в Не в зависимости 01 температуры. На рис. 3.35 представлень полученные значения энтальпии для чисто-го Не и равновесных при данной темпера туре растворов. На этом же рисунке приведены разности энтальпий, т. е. 9 . Пря мые измерения теплоты перехода хорош( согласуются с данными рис. 3.35 [229]. [c.77] Очевидно, что реальная холодильная мощность меньше на величину потерь холода в устройстве. В осуществленных устройствах при 0,1 К полезная холодильная мощность примерно в 3—5 раз меньше 9 (главным образом, в зависимости от совершенства теплообменника). [c.78] Рассмотренный процесс охлаждения при растворении Не в Не в какой-то степени аналогичен процессу адиабатного размагничивания или расширения в детандере, только здесь роль термодинамической силы—магнитного поля или давления—играет внутреннее взаимодействие системы при высокой концентрации атомов Ще, устанавливающее термодинамический порядок (малая энтропия). / При растворении Не в Не расстояние между частицами Не увеличивается, их взаимодействие ослабляется и поэтому должен наступить больший беспорядок и в адиабатных условиях происходит снижение температуры раствора. [c.78] На эффективность работы рефрижераторов большое влияние оказывает совершенство теплообменников, в которых происходит охлаждение Не, поступающего в камеру смешения. Чем ниже эта температура, тем, очевидно, ниже может быть по-лучен а температура в камере смешения. Самая низкая температура (9 =0), которая экспериментально была получена в непрерывном режиме, равнялась 7 м= 0,О1 К. [c.78] Скачок Капицы прямо пропорционален тепловому потоку и зависит от сорта металла и состояния его поверхности Д7 = Коэффициент Л—пристенное тепловое сопротивление—с понижением температуры теоретически увеличивается обратно пропорционально Р. Следует отметить, что при температурах выше Т 1 К (для- Не) и 7 0,5 К (для Не) скачок относительно мал и, кроме того, наблюдается существенное отклонение от закона Т , поэтому определяющим становится градиент температуры в твердом теле. Подробнее о-скачке Капицы см. в 4.15. [c.78] В рефрижераторах растворения часто используются теплообменники каскадного-(дискретного) типа с заполнением пространства, где протекают теплообмениваю-щиеся потоки, спеченным серебряным или медным порошком с размерами гранул менее 50 мк. Это существенно увеличивает поверхность теплообменника. На рис. 3.37-приведен схематичный разрез такого теплообменника по одному потоку. Вдоль оси теплообменника установлено несколько медных дисков толщиной 1 мм с центральным отверстием, равным сечению подводящих трубок. Благодаря этому передача теплоты между отделениями теплообменника в результате теплопроводности жидкости невелика. [c.78] Рефрижераторы на растворах Не— — Не работают со скоростью циркуляции паров Ще от 10- до 10 моль/с. [c.79] Рефрижераторы на растворах Не— Не выпускаются во многих странах. В частности, в Великобритании выпускаются рефрижераторы с полезной непрерывной холодильной мощностью от 300 мкВт на уровне 0,006 К до 1000 мкВт на уровне 0,1 К [527]. [c.79] Подробно с работой рефрижераторов растворения можно ознакомиться в [44, 227, 228, 230, 289. 290, 458]. Методика расчета теплообменников для рефрижераторов растворения изложена в [44, 231, 460]. [c.79] Вернуться к основной статье