具有自调节作用的SUP4/SUPHE超流转变温度复现器.pdf

具有自调节作用的4He超流转变温度复现器
    本发明涉及低温技术领域的超流转变温度复现器，特别涉及一种具有自调节作用的超流转变温度复现器。

    在低温技术中，通常需用温度固定点器件来标定低温电阻温度计，4He超流转变温度复现器便是其中之一种。在低温实验中，当液体4He减压降温到4He超流转变温度Tλ以下时，液氦呈现超流态，温度高于Tλ的是正常态的HeⅠ，温度低于Tλ的是超流态的HeⅡ，4He超流转变点也称为λ相变点。1990年国际温标(ITS-90)指定，饱和蒸汽压下的4He超流转变温度Tλ=2.1768K。在λ相变点，液氦的比热、热导率等物性有突变。HeⅠ和HeⅡ共存时，其界面温度就是Tλ,λ相变宽度很窄。目前，测定4He相变温度Tλ的方法一般有二种，一种用大液池减压降温方法，即采用绝热大液池或带测压管的液氦温泡的装置来复现。通过测量4He蒸汽压与温度随时间变化来确定4He相变温度Tλ。这种方法可以看到Tλ转变温坪，但要求实验系统漏热尽可能小，同时需要精密压力测量系统。另一种是采用热导率较差的材料做容器建立液氦柱，测量λ相变点前后一段液氦柱两端温度变化的同步性，认定温度变化变成不一致时的温度是λ相变温度。为提高Tλ测量的不确定度，这种方法要求温度变化速率尽可能小，这种方法看不到Tλ转变温坪。

    本发明的目的在于提供一种密封瓶式具有自调节作用的4He超流转变温度复现器，用来复现λ转变温坪，温坪地不平度小于0.01mK，温坪可以持续任意长时间。

    本发明的实施方案如下：

    本发明提供的一种具有自调节作用的4He超流转变温度复现器由上瓶、毛细管和下瓶组成，毛细管将上瓶和下瓶内腔连通，瓶内充入适量高压高纯氦气，保证低温下氦气液化充满毛细管和下瓶，上瓶容积大于下瓶，上瓶吊装于平台下端面，平台温度控制在低于Tλ的某点，上瓶上端安装有高压充气管，上、下瓶分别安装有温度计。使用时首先将平台温度控制在低于Tλ的某点上，调节下瓶加热温度，可以将HeⅠ/HeⅡ界面保持在毛细管中，由于HeⅡ热导率较HeⅠ高几个数量级，装在上瓶的温度计所测得的温度十分接近HeⅠ/HeⅡ界面温度。利用毛细管中HeⅠ高度的自调节效应，维持毛细管中He液柱两端适当温度差，可以将HeⅠ/HeⅡ界面保持在毛细管中，从而可获得一条不平度在0.01mK之内的温坪，时间可任意长。毛细管两端温差在一定范围内波动时，不会影响温坪的示值。通过毛细管的热流会影响温坪的数值，测定几组不同热流下的复现值，外推到零热流，这时的温度复现值便是饱和蒸汽压下的4He超流转变温度Tλ(2.1768K)。

    下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

    附图1为本发明结构示意图。

    其中：1-上瓶 2-下瓶 3-毛细管 4-高压充气管

    5-温度计 6-平台

    由图知，本发明提供的具有自调节作用的4He超流转变温度复现器由上瓶1、下瓶2和毛细管3组成，毛细管3将上瓶1和下瓶2相连通，上瓶上端装有与内腔相连通的高压充气管4(充完气后将该进气管顶端焊死)，上瓶吊装于平台6下端面，上、下瓶分别装有温度计5，上瓶内腔容积大于下瓶内腔容积，上瓶容积大，作为氦气贮气室，室温下充入高压高纯4He气体，充气量保证2.2K时液氦充满下瓶和毛细管，下瓶内腔容积较小，其中的液氦可大大提高下瓶的热容量，便于实验操作。控温平台的温度控制在低于Tλ的某点上，使得上瓶对控温平台的漏热率可调。