首頁  技術文章  絕熱去磁製冷機技術介紹

絕熱去磁製冷機技術介紹

發布時間:2020-04-22 09:38:08 瀏覽量:4398

摘要

隨著科學技術的不斷發展,低溫物理,地麵探測等領域對極低溫度(<1K)的需求日益增加。目前極低溫製冷技術主要包括稀釋致冷

(Dilution refrigerator),吸附製冷(Sorption cooler),絕熱去磁製冷(Adiabatic demagnetization refrigerator,ADR)。


正文


隨著科學技術的不斷發展,低溫物理,地麵探測等領域對極低溫度(<1K)的需求日益增加。目前極低溫製冷技術主要包括稀釋致冷

(Dilution refrigerator),吸附製冷(Sorption cooler),絕熱去磁製冷(Adiabatic demagnetization refrigerator,ADR)。


稀釋製冷機(DR)是利用3He-4He溶液的特性進行製冷,3He-4He混合液在極低溫下有相分離的現象,當3He原子從(cong) 濃相進入稀相中

時,吸收熱量從(cong) 而產(chan) 生製冷效應。


吸附製冷機原理是蒸發製冷,利用工質4He或3He的飽和溫度與(yu) 飽和蒸氣壓的對應關(guan) 係,不同溫度下吸附劑對吸附工質的吸附率不同,

通過周期性的加熱冷卻吸附劑來實現製冷。


以上兩(liang) 種製冷方式都需要製冷工質氦,而氦作為(wei) 一種稀缺資源,價(jia) 格越來越高,成為(wei) 極低溫技術規模国产成人在线观看免费网站製約因素。而絕熱去磁作為(wei) 一

種固態製冷方式,具有不依賴重力、不依賴稀缺工質氦3、緊湊高效的突出優(you) 點,已成為(wei) 空間国产成人在线观看免费网站的主流極低溫製冷技術,同時在地麵

国产成人在线观看免费网站中也漸受青睞。絕熱去磁製冷機(ADR)是利用順磁鹽的磁熱效應實現製冷,可獲得20-100mK的溫度。磁熱效應,是指磁性材

料在磁場增強或減弱時,由於(yu) 磁矩的熵發生變化,從(cong) 而表現出的一種放熱或吸熱現象。


我們(men) 以德國kiutra的“MR” 係列無液氦絕熱去磁製冷機為(wei) 例。它結合GM/PT閉環預冷和絕熱去磁製冷,可以擴展多個(ge) ADR單元。它

可以執行兩(liang) 種工作模式:

Single-Shot絕熱磁場製冷(ADR):

如下圖所示,Single-Shot磁製冷可以用來產(chan) 生短期冷卻。在保持時間(流程6)內(nei) 磁控溫度提供了良好的精度和穩定性。


 


1.絕熱去磁製冷機由Pre-Cooling(GM/PT製冷端),Heat Switch(熱開關(guan) ),Cooling Medium(順磁鹽),Magnet(磁體(ti) ),Device under Test(冷台)。

2.熱開關(guan) 導通,磁熱工質與(yu) 預製冷端耦合,勵磁磁場增加到最強,磁化熱釋放,冷台被加熱至高於(yu) Tbase

3.磁化熱被GM/PT製冷端不斷轉移出去,冷台溫度低至Tbase

4.熱開關(guan) 斷開,阻止熱量從(cong) 預製冷端向磁熱工質傳(chuan) 導,勵磁磁場繼續工作

5.勵磁磁場強度減弱,冷端溫度繼續下降

6.冷端溫度不再下降,勵磁磁場強度持續減弱

7.勵磁磁場強度歸零,製冷流程結束

8.冷端溫度上升,磁熱工質返回初始狀態


連續絕熱去磁製冷(CADR):

對於(yu) 某些国产成人在线观看免费网站,短期冷卻是不夠用的,kiutra提供了基於(yu) 多級磁製冷的連續絕熱去磁製冷機,幾個(ge) 磁製冷單元相互連接並保持平衡,第

N個(ge) 冷卻單元釋放的磁化熱被第(N-1)個(ge) 單元耗散,依此類推。這就保證了連接到冷端上的最後一級磁製冷單元不會(hui) 耗盡磁場,因此可

以持續提供開爾文甚至亞(ya) 開爾文的溫度。

德國kiutra絕熱去磁製冷機: