• 沒有找到結果。

(1) 300 K~80 K 使用液態氮預冷(pre-cooling)︰

將液態氮充填至實驗用的杜瓦爾容器(Dewar flask)。慢慢的將 HelioxVL 放入 此杜瓦爾容器(Dewar flask)內,在此過程中 HelioxVL 是懸吊著,且只將內部真空 腔(IVC︰Inner Vacuum Chamber)的部分放進杜瓦爾容器內。從 300 K 降到 100 K 所需的時間,跟內部真空腔(IVC)的真空度有關,大約需要半個小時到一個小時 的時間。通常,會等溫度在降低到80 K。因為在 100 K 左右的溫度放進液氦桶 (helium dewar),反而會讓溫度下降緩慢,這是由於靠近內部真空腔壁的交換氣 體4He 溫度低、動能變小,熱傳導能力變弱所致。

此溫度區間持續用少量的氦氣通1K plate 細管的管路,控制通氦氣的量為一 電動的微調閥門(needle valve)。降溫前,needle valve 的大小會設定為 100%,在 此溫度區間,needle valve 的大小通常設定為 20%。

(2) 80 K~5 K 在液氦桶中靠熱傳導降溫︰

我們將預先準備好裝有液態氦的杜瓦爾容器,測量其液面的高度,估算液氦 是否夠用。將HelioxVL 小心並迅速的從液態氮裡面拔出,再放進液態氦中。不 過並不會一次將HelioxVL 放置液氦桶最底,而是先放到能開始固定高度的位 置,接著每5 分鐘下降 5 公分,直到下到最底不碰到液氦桶為原則。由實際去測 量HelioxVL 的高度和液氦桶的深度,我們可以知道 HelioxVL 放入液氦桶的深 度。如圖3-16,為 HelioxVL 放入液氦桶的透視圖。我們測得 HelioxVL 從底端 到儲存3He 的 dump 約 135 cm,液氦桶的實際深度約為 114 cm,因此 HelioxVL 露出液氦桶的管長需留21 cm 以上,才不會讓 HelioxVL 碰到液氦桶底部導致 IVC 受力。另外,液態氦的液面最低需要能被細管抽到和同時淹過超導磁鐵,因此液 面最少需要15 cm 以上。

從液氮桶換到液氦桶後,我們會測試一直使用氦氣通1K plate 的管路是否暢 通,測試的方式為取下充滿氦氣的氣球,改用機械幫浦抽此細管,利用抽氣的壓 力值判斷管路是否堵住。若管路暢通,我們會關掉閥門,停止抽氣。

此溫度區間靠液態氦的熱傳導方式作為冷卻,在完全不抽液態氦的情況下,

1K plate 的平衡溫度不會到 4.2 K,由於此部分還是封在 IVC 裡面,作為熱傳導 的氣體有限,且外界300 K 的熱還是會透過導線傳到此部分,因此平衡溫度約為 5 K 或以上。倘若平衡溫度小於 5 K,很有可能 IVC 有漏,即液氦桶內有些許的 氦跑進IVC 內部,那麼對於更低溫度的控制,4.2 K 反而成為一大熱源,就無法 控到精確穩定甚至是較低的溫度。另外,此溫度區間的控溫方式,從30 K 到 5 K 都可以利用溫控計的加熱器(heater)控溫,利用通一小電流所產生的熱,來控制 溫度。

(3) 5 K~1.5 K 利用

4

He 的減壓降溫︰

接上機械幫浦抽1K plate 的管路,則液態氦從細管進入 IVC 到 1K plate,再 經過3He sorb。抽液態氦的量會先調大到 40%,讓管路均勻冷卻,再調小到 18%,

此時抽氣的壓力顯示值為5 mbar。固定抽氣量,以加熱器作為控溫。

(4) 1.5 K~0.25 K 使用

3

He︰

持續抽1K plate。開始加熱3He sorb 到 30 K,這時3He pot 約為 2 K。讓3He sorb 在 30 K 維持 30 分鐘,再關閉加熱電流,3He sorb 和3He pot 則慢慢降溫。

約20 分鐘後,距離樣品最近的3He pot 可到達 0.25 K。(樣品座和3He pot 間導熱 良好,因此兩者溫度可看作相等。)

(圖 3-16) 將 HelioxVL 放進液氦桶內的透視圖。

114 cm 135 cm

相關文件