中科院大连化物所研制出无液氦式绝热量热仪 实现4-100K热容精密测量
中科院大连化物所研制出无液氦式绝热量热仪 实现4-100K热容精密测量
近日，中国科学院大连化学物理研究所（DICP）氢能与先进材料研究部热化学研究组（DNL1903组）史全研究员团队在低温量热仪器研制方面取得重要进展。研究团队成功研制了一台Gifford-MacMahon（G-M）式制冷绝热量热仪，实现了在无液氦环境下对4-100K温区凝聚态物质热容的精密测量。
热容是与物质状态和能量性质紧密相关的基础热力学参数。通过热容测定，不仅可以获得熵、焓、吉布斯自由能等热力学函数，还能在液氦温区探究晶格、超导、磁性、相变等具有理论研究与应用价值的科学现象，为相关热力学问题研究提供指导依据。绝热量热法是测量凝聚态物质热容最准确、可靠的方法。
热化学研究组长期致力于低温热容绝热量热技术开发与仪器研制工作，先后在4.2-600K温区建立了一系列精密绝热量热仪器（Thermochim. Acta.，1991；Thermochim. Acta.，1995；J.Therm. Anal. Calorim.，2008）。然而，这些仪器需要使用液氮或液氦以获取低温测量环境，实验成本高且操作繁琐，成为限制绝热量热技术发展与低温热容研究的瓶颈之一。
针对以上问题，研究团队利用无液氦闭循环G-M制冷机获取液氦温度，研制出了一台无液氦式低温热容绝热量热仪，实现了在无液氦环境下对液氦温区凝聚态物质热容的精密测量。经标准物质热容测量验证，量热仪在4-100K温区热容测量精度达到±0.8%，准确度达到±1.5%，为液氦温区热容测量与相关热力学问题研究提供了经济、便捷、可靠的量热实验手段。
相关研究成果以“Design and construction of a refrigerator-cooled adiabatic calorimeter for heat capacity measurement in liquid helium temperature region”为题，发表在《科学仪器报告》（Review of Scientific Instruments）上。该工作的第一作者为DICP DNL1903组的罗积鹏博士。上述工作得到了国家自然科学基金、中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目等资助。
本文原文来自中国科学院大连化学物理研究所