大連化物所研制出無液氦式絕熱量熱儀實現(xiàn)4-100K熱容精密測量

2024-03-26 09:50:44中國科學院大連化學物理研究所閱讀量：209      我要評論

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)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-MacMahon(G-M)式制冷絕熱量熱儀，實現(xiàn)了無液氦環(huán)境下4-100K溫區(qū)凝聚態(tài)物質(zhì)熱容精密測量。

　　熱容是與物質(zhì)狀態(tài)和能量性質(zhì)緊密相關(guān)的基礎(chǔ)熱力學參數(shù)，通過熱容測定能夠獲得熵、焓、吉布斯自由能等熱力學函數(shù)，還能在液氦溫區(qū)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(xiàn)象，為相關(guān)熱力學問題研究提供指導依據(jù)。絕熱量熱法是測量凝聚態(tài)物質(zhì)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(shù)開發(fā)與儀器研制工作，先后在4.2-600K溫區(qū)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測量環(huán)境，實驗成本高且操作繁瑣，成為限制絕熱量熱技術(shù)發(fā)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(huán)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(xiàn)了無液氦環(huán)境下液氦溫區(qū)凝聚態(tài)物質(zhì)熱容精密測量。經(jīng)標準物質(zhì)熱容測量驗證，量熱儀在4-100K溫區(qū)熱容測量精度±0.8%、準確度±1.5%，為液氦溫區(qū)熱容測量與相關(guān)熱力學問題研究提供了經(jīng)濟、便捷、可靠的量熱實驗手段。相關(guān)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(fā)表在《科學儀器報告》(Review of Scientific Instruments)上。該工作第一作者為大連化物所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(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項目等資助。(文/圖羅積鵬)

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