發(fā)布時間：2021-01-26 07:22

　　液氦溫區(qū)特別是1.5 K低溫是開展脈沖強(qiáng)磁場下電/磁輸運、整數(shù)和分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)和自旋電子學(xué)等前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要條件。為此,本文開展了脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)實驗用氦再冷凝式低溫系統(tǒng)的設(shè)計與實驗研究,在強(qiáng)磁場工況下低溫系統(tǒng)穩(wěn)定性、低溫系統(tǒng)用高效小型氦液化器設(shè)計和研制以及氦再冷凝式低溫系統(tǒng)集成和實驗等方面系統(tǒng)地進(jìn)行了研究。在低溫系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究方面,分析了脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)實驗用氦再冷凝式低溫系統(tǒng)的磁場環(huán)境及其對低溫系統(tǒng)的潛在影響,建立了脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)實驗用低溫系統(tǒng)關(guān)鍵部件與磁場間耦合作用模型,獲得了脈沖磁體放電過程中液氦恒溫器的渦流分布及其作用下的傳熱和力學(xué)特性,在此基礎(chǔ)上對低溫系統(tǒng)液氦恒溫器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,確保低溫系統(tǒng)在高場放電過程中具有良好的熱、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在高效小型氦液化器研究方面,為解決已有GM制冷機(jī)低溫系統(tǒng)中氦液化單元存在的氦氣預(yù)冷不足、液化效率低問題,提出了兩級分離式預(yù)冷方法,大幅提升了氦氣與制冷機(jī)之間的熱交換效率;利用1.5 W@4.2 K GM制冷機(jī),在115 kPa壓力下達(dá)到了19 L/day的高液化率,為實現(xiàn)氦再冷凝式低溫系統(tǒng)提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐;通過分析不同壓力工況下的液化... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

脈沖強(qiáng)磁場氦浸泡低溫系統(tǒng)示意圖

2）氦三制冷低溫系統(tǒng)氦三制冷低溫系統(tǒng)是一個兩級減壓降溫系統(tǒng)，在氦浸泡式低溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對氦三的減壓降溫過程，如圖 1.2 所示[24]。3He 與4He 是同位素，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下3He的沸點為 3.19 K，利用3He 減壓降溫是獲得 1 K 以下低溫最常用的方式。與氦浸泡式低溫系統(tǒng)類似，首先在液氦恒溫器內(nèi)注入液氦4He，浸泡磁體的液氮為液氦恒溫器提供熱屏蔽作用。初始時3He 腔內(nèi)部處于真空狀態(tài)。通過對4He 腔進(jìn)行減壓降溫，使其溫度降至 1.5 K 以下，滿足3He 液化和熱屏蔽的需求。實驗過程中，4He 的液面需保持超過3He 腔底部的真空夾層

圖 1.4 氦流氣低溫系統(tǒng)示意圖統(tǒng)統(tǒng)直接使用 1.5W@ 4.2 K 的 GM 制冷內(nèi)導(dǎo)熱介質(zhì)的不同可分為兩類：一類是），利用直徑 0.14 mm 的銅絲束將制冷


本文編號：3000710