Adiabatikus lemágnesezés

Az adiabatikus lemágnesezés ultraalacsony , 0,7  K alatti hőmérséklet elérésére szolgáló  módszer .

Bevezetés

Az alacsony hőmérséklet eléréséhez általában cseppfolyósított gázt használnak. A folyadék szabad felülete feletti nyomás csökkentésével a folyadék normál forráspontja alatti hőmérsékletet lehet elérni. Például a nitrogéngőz kiszivattyúzásával a nitrogén hármaspontjának hőmérsékletére (63 K), a hidrogéngőz kiszivattyúzásával (a szilárd fázis felett) 10 K hőmérsékletet lehet elérni, szivattyúzással. A héliumgőzből (nagyon jó kísérleti körülmények között) körülbelül 0,7 K hőmérsékletet lehet elérni .

1926- ban Gyok és Debye egymástól függetlenül kimutatták, hogy a magnetokalorikus hatás nagyságának nagynak kell lennie a paramágneses anyagokban kellően alacsony hőmérsékleten, és ez a hatás felhasználható alacsony hőmérsékletek elérésére. Gioka és McDougall 1933-as első kísérleteiben a gadolínium -sók lemágnesezése során 0,25 K hőmérsékletet értek el [1] .

Módszer

Általános információk

A módszer a paramágneses sók felmágnesezése során felszabaduló hőhatásán, majd a lemágnesezésük során bekövetkező hőelnyelésen alapul. Ez lehetővé teszi akár 0,001 K hőmérséklet elérését.

Létezik egy olyan nukleáris lemágnesezési módszer is, amellyel  K -ig [2] hőmérsékletet lehet elérni .

Leírás

Egy paramágneses sómintát héliumgázzal töltött csőben enyhe nyomás alatt menetekről szuszpendálnak. A héliumgáz egy folyékony héliumfürdővel érintkezik, amelyet a folyadék csökkentett nyomáson történő elpárologtatása hűt le. Működés közben a lehető legalacsonyabb nyomást tartják a fürdőben, ami általában ~1 K hőmérsékletnek felel meg. A gáz hővezető képessége miatt a paramágneses só a héliumfürdő hőmérsékletére hűl. Ezután a mágneses mező bekapcsol.

A mágnesezési folyamat során a só felmelegszik. A mágneses ionok mágneses tér mentén történő orientációja csökkenti az entrópiát. A só hőjét a héliumfürdőbe vezetik, és a só hőmérséklete ismét 1 K lesz.

Ezután a mintát körülvevő és vele termikusan érintkező gázt kiszivattyúzzák, majd a mágneses teret kikapcsolják. Az adiabatikus demagnetizálás során a mágneses ionok entrópiája és energiája részben helyreáll a rács energiája miatt, és a só hőmérséklete jelentősen csökken.

Nagyon alacsony hőmérséklet eléréséhez a legalkalmasabbak az alacsony paramágneses ionkoncentrációjú sók, vagyis azok a sók, amelyekben a szomszédos paramágneses ionokat nem mágneses atomok választják el egymástól. A mágneses ionok közötti kölcsönhatás ebben az esetben nagyon gyengének bizonyul. Például a kálium-króm timsóban minden mágneses króm atomot 47 nem mágneses szomszéd vesz körül [3] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ W.F. Giauque és D.P. MacDougall. 1° Abszolút alatti hőmérséklet elérése Gd 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O lemágnesezésével  (angol)  // Fizikai áttekintés  : Journal. - APS , 1933. - május 1. ( 43. kötet , 9. szám ). - 768. o . - doi : 10.1103/PhysRev.43.768 .
  2. ↑ Alacsony hőmérsékletek fizikája, 1963 , p. 33-35.
  3. ↑ Kriogéntechnológia, Russel B. Scott

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Bibliográfiai katalógusokban