2017-11-08 11:09:02 由 admin 发表
利用顺磁性物质使温度降低到毫开及更低温度的一种技术。又称绝热退磁。在低温和很强磁场的B的作用下,顺磁物质原子或原子核的磁矩µ将沿磁场的方向整齐地排列起来;若再对处于这种状态的顺磁质使用绝热去磁技术,就可使它们降到接近绝对零度的极低温度。
通常是先用液态氦将一些具有顺磁性的盐类物质如硝酸铈镁、铬钾矾等含有磁性离子的盐类,在强磁场下使其降到1K或更低。此时原子磁矩的因子(µB/kT)将比1更大,原子磁矩将大部分沿磁场方向整齐排列,物质的磁化接近饱和。随后再使这些物质与外界绝热,并退去外加磁场,顺磁盐类物质的温度即会有显著的下降。应用这种原子磁矩的绝热去磁法,可得到10-3K数量级的低温。具体的数值受顺磁盐自发磁有序温度的限制。对硝酸铈镁,能得到的最低温度约为1.5mK。
为了能够获得更低的,如10-6K数量级的温度,必须要利用自发磁有序温度更低的核磁矩系统。由于原子核的磁矩太小,即使在1K的温度时,因子(µB/kT)的数值仍然只有10-3K的数量级。一般是先用稀释制冷机,将温度降到10-3K,但若先用原子磁矩的绝热去磁把顺磁盐类物质的温度降到10-3K,此时(µB/kT)的数值已经接近1,大多数核磁矩将沿着外磁场的方向排列,可应用核磁矩的绝热去磁法使样品的温度进一步降低。PrNi5合金和金属铜是常用的核绝热去磁材料,利用PrNi5作第一级,铜作第二级,铜的温度可降到10-6K。
退去磁场时,保持顺磁物质与外界绝热至关重要。因为绝热过程体系熵不能发生变化,即与磁矩排列有序程度相关的因子µB/kT为常数,B减小时,温度T才会相应地下降。此外,在极低温下,固体材料的热容极小,很少的漏热即会使温度上升很多,在顺磁盐绝热去磁中,漏热要减小到约0.1µW。对于核绝热去磁,最大的漏热约为1nW。
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