Page 77 - 《真空与低温》2025年第5期

616 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

温速率加快，经分析可能是超流氦腔、加热控温台 如图 7 所示，控温过程中二级冷头温度稳定不变，
等铜制器件比热容减小的原因。在 130 min 后，样 冷屏温度随样品腔温度升高而缓慢升高，当样品腔
品腔温度降至 10 K，开启节流器，在 159 min 时，可 温度达到 290 K 后，冷屏温度为 99.9 K。
达到 1.8 K 低温。此时冷屏温度降至 82.5 K，最终
1.690
冷屏最低温可达 43 K。 1.685
1.680
300 样品腔温度
二级冷头温度 温度/K 1.675
250 冷屏温度
1.670
200
温度/K 150 1.665
100 1.660 148 287 426 566 705 844
50 时间/min
0
0 31 63 95 127 159 图 6 最低温度（1.665 K）
时间/min
Fig. 6 The curve of minimum temperature （1.665 K）

图 4 降温曲线
300 样品腔温度
Fig. 4 The curve of cooling 250 二级冷头温度
冷屏温度
200
如图 5 所示，开启节流器后，在节流降温的作
用下，样品腔温度呈线性趋势急剧下降至 3.6 K，降 温度/K 150
100
温速率可达 3.32 K/min。之后，样品腔温度趋于平 50
缓下降，降温速率为 0.067 K/min。主要原因是 4.2 K 0
0 77 154 231 308
前系统冷量可达 1.5 W 以上，1.8 K 时系统冷量仅 时间/min
为 0.3 W。
图 7 3～290 K 控温曲线

9.75 Fig. 7 The curve of temperature control from 3 K to 290 K

7.75 如图 8 所示，对样品进行 3 K 控温后 22 min
温度/K 5.75 至 38 min 内，样品腔温度稳定性可达到±5 mK，相

比后续 及以上温度点控温稳定性略低，分析
3.75 10 K
认为主要是由于此时超流氦腔内为超流氦液体，不
1.75
130 135 141 147 153 159 断有液滴吹入控温台流道。
时间/min

3.006
图 5 10 K 到 1.8 K 降温
3.004
Fig. 5 The cooling from 10 K to 1.8 K
3.002
无液氦 1.8 K 干式低温系统降温至 1.8 K 后，继 温度/K 3.000
续缓慢降温，最低温度可达 1.665 K。如图 6 所示， 2.998
经测试，可长期在 1.675 K 附近运行，在 720 min 平 2.996
稳运行时温度稳定性为±10 mK。该系统优越的最 22 26 30 34 38
时间/min
低温及最低温稳定性为样品测试提供了保障。
图 8 3 K 控温稳定性
3.2 样品腔控温
Fig. 8 The stabilization of temperature control at 3 K
系统运行平稳后，对样品腔温度进行了控温测
试。控温采用控温仪对换热台加热器输入 PID 自 如图 9 所示，72 min 时从 20 K 向 50 K 控温，在
动调节的加热功率，分别对 3 K、10 K、20 K 至 290 K 91 min 样品腔温度稳定性达到±5 mK，在 193 min
（间隔 30 K）等 12 个温度点进行了控温，总控温时 样品腔温度稳定性达到±1 mK。说明该系统具有
间约为 300 min，30 K 区间升温时间基本为 10 min。 优异的控温稳定性，控温响应快、稳定时间短、稳