物理所成功自主研发极低温氦3制冷机
时间 : 2022-10-09     

我国用于极低温区科学研究的制冷设备在相当长一段时期内主要依赖进口。这些制冷设备根据其温区和功能特点的不同而分为几个不同的系列,分别是:(1)温度低至~1 K的氦4减压降温制冷系统;(2)温度低至~300 mK的氦3制冷机;(3)温度低至~10 mK的稀释制冷机;(4)温度低至1 mK以下的核绝热去磁制冷机。其中,氦3制冷机具有在百mK温区制冷功率大的特点,特别适合在该温区开展各类电学、热学和谱学实验,是在建的怀柔综合极端条件实验装置量子调控系统的核心低温设备之一。目前其商业产品主要来自于英国牛津公司和美国Janis等公司。  

中国科学院物理研究所曾于2021年率先自主研发成功了最低温度达到10mK以下的干式稀释制冷机,消除了固态量子计算研究被“卡脖子”的隐患。最近,在承建怀柔综合极端条件实验装置的过程中,物理所Q02组又自主研发成功了顶部插杆式氦3制冷机,实现了265mK的最低温度,并在300mK实现了200μW的大制冷功率。这些指标均达到了国际同类先进商业产品的水平,并圆满完成了低温强磁场低维电子波谱学实验站的低温工艺验收指标。该氦3制冷机的核心单元在设计、工艺和材料等方面实现了全部国产化,打破了此前我国此类极低温科研仪器设备市场被国外垄断的局面。

 
中国科学院物理研究所自主研发的用于综合极端条件实验装置的顶部插杆式氦3制冷机。