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    我所研制出無液氦式絕熱量熱儀 實現4-100K熱容精密測量

    近日,我所氫能與先進材料研究部熱化學研究組(DNL1903組)史全研究員團隊在低溫量熱儀器研制方面取得新進展,研制了一臺Gifford-MacMahonG-M)式制冷絕熱量熱儀,實現了無液氦環境下4-100K溫區凝聚態物質熱容精密測量。

    熱容是與物質狀態和能量性質緊密相關的基礎熱力學參數,通過熱容測定能夠獲得熵、焓、吉布斯自由能等熱力學函數,還能在液氦溫區探究晶格、超導、磁性、相變等具有理論研究與應用價值的科學現象,為相關熱力學問題研究提供指導依據。絕熱量熱法是測量凝聚態物質熱容最準確、可靠的方法。

    熱化學研究組長期從事低溫熱容絕熱量熱技術開發與儀器研制工作,先后在4.2-600K溫區建立了一系列精密絕熱量熱儀器(Thermochim. Acta.,1991;Thermochim. Acta.,1995;J.Therm. Anal. Calorim.,2008)。然而,這些儀器需使用液氮或液氦以獲取低溫量環境,實驗成本高且操作繁瑣,成為限制絕熱量熱技術發展與低溫熱容研究的瓶頸之一。

    針對以上問題,本工作利用無液氦閉循環G-M制冷機獲取液氦溫度,研制出了一臺無液氦式低溫熱容絕熱量熱儀,實現了無液氦環境下液氦溫區凝聚態物質熱容精密測量。經標準物質熱容測量驗證,量熱儀在4-100K溫區熱容測量精度±0.8%、準確度±1.5%,為液氦溫區熱容測量與相關熱力學問題研究提供了經濟、便捷、可靠的量熱實驗手段。相關研究成果以“Design and construction of a refrigerator-cooled adiabatic calorimeter?for heat capacity measurement in liquid helium temperature region”為題,于近日發表在《科學儀器報告》(Review of Scientific Instruments)上。該工作第一作者為我所DNL1903組羅積鵬博士。上述工作得到國家自然科學基金、中國科學院儀器設備功能開發技術創新項目等資助。(文/圖 羅積鵬)

    文章鏈接https://doi.org/10.1063/5.0159807

    DICP科普一下∣液氦

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