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超低温技术是一种研究和应用极低温度的科学领域,这里的"超低温"通常指低于1开尔文(K)的温度。这种罕见的低温环境可以通过多种方法实现。首先,最为大家所熟知的是利用液态氦-4(4He)进行减压,这可以将温度降低至大约0.5K。进一步,使用液态氦-3(3He)作为冷却介质,减压后可以将温度降至0.3K,这是另一个常见的低温途径。
除了上述方法,顺磁盐如铈镁(CMN)也可以发挥作用。通过绝热去磁过程,可以达到几毫开尔文(mK)的低温区,这是一种更为精密的低温控制技术。对于更微小的温度梯度,3He-4He稀释致冷机是一种更为精密的选择,它能够将温度降至1.5毫开尔文(mK)以下。
如果需要达到更低的温度,坡密朗丘克冷却和绝热核去磁技术则显得尤为重要。这两种技术结合运用,能够在科学研究中创造极其微小的温度环境,对于理解量子现象和材料的低温行为具有关键作用。总的来说,超低温技术是一门涵盖众多低温手段的复杂科学,每一种方法都有其独特之处和应用场景。
获得接近于绝对零度低温的技术。C.von林德最先利用节流膨胀的焦耳-汤姆孙效应,制成空气液化机(空气中氮的临界温度为126.2K,氧的临界温度为154.8K)。并于15年创办了大型液化空气工厂,18年H.卡末林。昂内斯以液态空气预冷氢,利用焦耳-汤姆孙效应使氢气液化(氢的临界温度为33.3K)。1908年昂内斯用液氢作预冷使最难液化的氦液化(氦的临界温度为5.3K)。1934年P.卡皮察制成了不需液氢只用液氮预冷的氦液化机。液氦在 1大气压的沸点为4.2K,用减压蒸发法可得0.5K以下的低温。