Физический энциклопедический словарь - получениен. т.

азот (Tн=77,4 К), неон (Tн=27,1 К), водород (Tн=20,4 К), гелий (Тн=4,2 К). Для получения жидких газов служат спец. установки — ожижители, в к-рых сильно сжатый газ при расширении до обычного давления охлаждается и конденсируется (см. Джоуля — Томсона эффект).

Откачивая испаряющийся газ из герметизиров. сосуда, можно уменьшать давление над жидкостью и тем самым понижать темп-ру её кипения. Естеств. или принудит. конвекция и хорошая теплопроводность хладагента обеспечивают при этом однородность темп-ры во всём объёме жидкости. Таким путём удаётся перекрыть широкий диапазон темп-р: от 77 до 63 К при помощи жидкого азота, от 27 до 24 К — жидкого неона, от 20 до 14 К — жидкого водорода, от 4,2 до 1 К — жидкого гелия. Методом откачки нельзя получить темп-ру ниже тройной точки хладагента. При более низких темп-pax в-во затвердевает и теряет свои качества хладагента. Промежуточные темп-ры, лежащие между указанными выше интервалами, достигаются спец. методами. Охлаждаемый объект теплоизолируют от хладагента, помещая его, напр., внутрь вакуумной камеры, погружённой в сжиженный газ. При небольшом контролируемом выделении теплоты в камере (в ней имеется электрич. нагреватель) темп-ра исследуемого объекта повышается по сравнению с темп-рой кипения хладагента и может поддерживаться с высокой стабильностью на требуемом уровне. В др. способе получения промежуточных темп-р охлаждаемый образец помещают над поверхностью испаряющегося хладагента и регулируют скорость испарения жидкости нагревателем. Отвод теплоты от исследуемого объекта здесь осуществляет поток испаряющегося газа. Применяется также метод охлаждения, при к-ром холодный газ, получаемый при испарении хладагента, прогоняется через теплообменник, находящийся в тепловом контакте с охлаждаемым объектом.

Гелий при атм. давлении остаётся жидким вплоть до абс. нуля темп-ры (см. Гелий жидкий). Однако при откачке паров жидкого ⁴Не (природного изотопа гелия) обычно не удаётся получить темп-ру существенно ниже 1 К, даже применяя очень мощные насосы (этому мешают чрезвычайно малая упругость насыщенных паров ⁴Не и его сверхтекучесть). Откачкой паров изотопа ³Не (TN=3,2 К) удаётся достичь темп-р ~0,ЗК. Область темп-р ниже 0,3 К наз. сверхнизкими температурами. Методом адиабатич. размагничивания парамагн. солей (см. Магнитное охлаждение) удаётся достичь темп-р ~10^-3 К. Тем же ме-

467

тодом с использованием яд. парамагнетизма в системе ат. ядер были достигнуты темп-ры ~10^-6 К. Принципиальную проблему в методе адиабатич. размагничивания (как, впрочем, и в др. методах получения Н. т.) составляет осуществление хорошего теплового контакта между объектом, к-рый охлаждают, и охлаждающей системой. Особенно это трудно достижимо в случае системы ат. ядер. Совокупность ядер атомов можно охладить до сверхнизких темп-р, но добиться такой же степени охлаждения в-ва, содержащего эти ядра, не удаётся.

Для получения темп-р порядка неск. мК широко пользуются более удобным методом — растворением жидкого ³Не в жидком ⁴Не. Применяют для этой цели рефрижераторы

а. Схема действия рефрижератора растворения ³Не в ⁴Не: пары ³Не откачиваются диффузионным насосом 1 и подаются затем ротац. насосом 2 к камере растворения 8; 3 и 4 — ванны с жидким азотом и жидким гелием. Перед капилляром 5 пары ³Не конденсируются. Жидкий ³Не, дополнительно охлаждённый в теплообменнике 7, поступает в камеру 8. Отсюда атомы диффундируют сквозь раствор ³Не в ⁴Не в камеру испарения 6, и цикл повторяется. Обозначения: Т — темп-pa, р — давление, v — концентрация ³Не,  — производительность системы откачки, б. Осн. низкотемпературная часть рефрижератора растворения: 1 и 2 — трубы откачки ³Не и ⁴Не; а — камера испарения; 4 — камера растворения; 5 — блоки теплообменников.

растворения (рис.). Их действие основано на том, что ³Не сохраняет конечную растворимость (ок. 6%) в жидком ⁴Не вплоть до абс. нуля темп-ры. Поэтому при соприкосновении почти чистого жидкого ³Не с разбавленным раствором ³Не в ⁴Не атомы ³Не будут переходить в раствор. При этом поглощается теплота растворения и темп-pa раствора понижается. Растворение осуществляется в одном месте прибора (в камере растворения), а удаление атомов ³Не из раствора путём откачки — в другом (в камере испарения). При непрерывной циркуляции ³Не, осуществляемой системой насосов и теплообменников, можно поддерживать в камере растворения темп-ру 10—30 мК неограниченно долго. Гелий ³Не можно охладить ещё сильнее, используя Померанчука эффект. Жидкий ³Не затвердевает при давлениях более 3•10⁶ Па. В области темп-р ниже 0,3 К увеличение давления (в пределе до 3,4•10⁶ Па) сопровождается поглощением теплоты и понижением темп-ры равновесной смеси жидкой и тв. фаз (затвердевание идёт с поглощением теплоты). Этим методом были достигнуты темп-ры ~1—2 мК.