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什么是无液氦稀释制冷机

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2023/11/8     浏览次数:    

沸点4.2K的液氦,是目前低温实验必不可少的一种物质。但是要达到接近绝对零度的超低温,需要一些特殊手段,稀释制冷便是其中之一。

制冷用的液氦中存在两种天然同位素氦-3和氦-4,当温度低于0.87K时,液氦会分离为两相,类似于水油分层。上层是含氦-3较多的相(浓缩相),下层是含氦-3较少的相(稀释相)。


若对下层液体抽气,氦-3会比氦-4蒸发更快,让稀释相进一步变稀,氦-3将从浓缩相向稀释相扩散,这一扩散过程会吸热,从而达到了制冷的目的。

但是要让氦-3冷却到极低的温度(从室温冷却到液氦温区),一般需要液氦对其进行预冷,这种方法叫做“湿式”稀释制冷。而“湿式”需要消耗大量液氦,液氦又是一种昂贵的耗材。

如果在预冷过程中不使用液氦,通过脉冲管制冷进行降温,这种方式就叫做“干式”稀释制冷,也就是无液氦稀释制冷。

当然,两种制冷方式在液氦温区以下的制冷原理都是一样的,但后者因为不消耗大量液氦,因此在经济性和可维护性上更具优势,目前已成为市场主流。


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