文档介绍：第 4 卷第 1 期真空与低温
1998 年 3 月 Vacuum & Cryo genics 17
超流氦杜瓦制冷器
徐烈徐佳梅* 赵兰萍
( 上海交通大学, 上海 200030)
( * 上海金狮亚洲投资咨询公司, 上海 201705)
( 收稿日期 1997- 12- 22)
SUPERFLUID HELIUM DEWARS REFRIGERATORS
Xu Lie Xu Jianmei* Zhao Lanping
( Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030)
( * Shanghai Jinshi Asia Investement Consultation Ltd. Co. , Shanghai 201705)
Abstract: T his paper describes the characterization of superfluid helium briefly and summarizes the
using of superfluid helium Dewars refrigerators in space refrigerat ion. Some main technical problems
w ere analysed.
Keywords:Superfluid He, Dew ars, Refrig erator.
摘要: 简介超流氦的特性, 超流氦杜瓦制冷在空间制冷中的应用现状。分析了超流氦杜瓦
制冷器研究中的几个关键技术问题。
关键词: 超流氦、杜瓦、制冷器。
分类号: O512、O613. 11、T B657。
在空间技术的研究中, 由于探测器及空间飞行任务对空间制冷器的不同要求, 需要不同类
型的制冷方式。在红外天文卫星( IRSA) 、宇宙背景探测器、空间红外望远镜、毫米波探测器、
毫米波红外线跟踪以及广义相对论实验、微重力测量等方面, 均要求制冷器温度低于 2 K 以
下, 能适应这些领域要求的制冷机中, 超流氦杜瓦制冷器合适。
1 超流氦
超流氦又称 He Ò, 是液体4He 的一种相态, 它具有许多奇特的性能。特别重要的有两个
特性: 超导热性和超流性。
超导热性可以从4H e 液体的减压降温过程中清楚地反映出来。当开始降压减温时, 液氦
强烈地的气化, 伴随着大量气泡产生。随着压力下降, 其温度达到 2. 17 K( 即 K点) 以下时, 其
液面象镜面一样平静与透明, 表明 H e Ò中不存在温差, 此时状态为超流氦状态。它的导热性
不服从傅里叶定律。从图 1 所示的环隙中的 He Ò导热量随温差的变化中可以看出这一点, 这
种 He Ò的超导热性对器件的冷却是十分有利的。
He Ò的超流动性可以从 He Ò爬行膜现象和喷泉效应中看出。当液体H e 到达 H e Ò态后,
其粘滞性非常低, 基本上为零。在环形缝隙的超流氦流量与温度变化曲线中也可以看出这一
点( 见图 2) 。其流速基本上还随压差而变化, 而且当量直径( 槽宽) 越大, 其流速反而越少。从
这点也反映出 He Ò流动过程中不服从泊松里公式。
可以利用 H e Ò的这种超流