稀释制冷——一种获得极低温度的新方法

长期以来,人们要得到液体氦(He4)温度以下(<1K)直到毫开(mK,即千分之一开尔文)范围的温度,只有用顺磁盐绝热去磁的方法.这种方法不能连续制冷,只能在较短的时间内维持所得到的低温,冷却能力也很低,给实验工作带来了很大的限制.五十年代末期,由于从核反应中能够得到较多He4的同位素He3,人们可以利用He3液体的蒸发得到稳定的温度约0.3K.在对He3-He4溶液性质进行研究的基础上,1965—1966年期间,发展起一种能够得到mK温度的He3稀释制冷机.这种方法简单可靠,冷量(即冷却能力)大,能长时间(几天到一月)地连续工作,能够得到稳定可调节的温度,具…     

第一性原理计算和Monte Carlo算法耦合对共掺杂稀磁半导体磁学性质的研究

将第一性原理计算和Monte Carlo算法耦合,对共掺杂稀磁半导体进行模拟,预测其磁学性质,并与同种过渡金属原子单掺杂稀磁半导体相比较进行分析.首先用第一性原理计算掺杂原子间的磁相互作用强度,作为后面Monte Carlo模拟的输入参数;然后利用Monte Carlo方法结合海森堡自旋模型和磁相互作用强度来模拟体系热力学磁化强度和磁化率,由此得到居里温度;用同样的方法模拟掺杂磁性体系的磁滞回线.计算结果显示,对应于掺Co、Al-Co、Fe、Al-Fe的ZnO基稀磁半导体的居里温度分别为346 K、450 K、743 K、467 K,与实验值很吻合;模拟这四种掺杂情况得到的磁滞回线也很符合理论分析和实验结果,且呈现和居里温度相同的变化规律.     

氧掺杂La2CuO4的热导

实验研究了氧掺杂的La2CuO4样品从330K经过慢速冷却和快速冷却后其热导率随温度的变化关系,测量温区为77－300K,在120K以下,两种情况下测得的热导率都随温度的升高而降低。热导率值相同,在120K附近达到极小,120K以上热导率随温度的升高而升高。但经过慢速冷却过程测得的热导值明显低于经过快速冷却过程测得的热导值,分析认为这与两种情况下样品中不同的无序磁散射有关。     

稀磁半导体Hg0.89Mn0.11Te磁化强度及磁化率的研究

利用MPMS-7(magnetic property measurement system)型超导量子磁强计对垂直布里奇曼法生长的Hg0.89Mn0.11Te晶片磁化强度变化规律进行了测量.试验采用了两种不同的外场和冷却条件.首先在5 K恒温下,-5200到5200 kA/m范围内改变磁场强度进行了测定.然后维持800 kA/m恒定磁场,分别在有场冷却和无场冷却条件下,从5到300 K范围内改变温度,研究了变温条件下的磁化特性.并采用分子场近似模型,用类布里渊函数,最小二乘法对磁化强度随磁场强度变化的实验结果进行拟合和分析,结果表明,Mn2+离子之间存在反铁磁相互作用.磁化率和温度关系分析表明:在测试范围内Hg0.89Mn0.11Te是单一的顺磁相,在高温区磁化率和温度服从居里-万斯定律,呈线性关系,低于40 K时,磁化率和温度的关系偏离居里-万斯定律,表现出顺磁增强现象.     

用于光纤电流传感器的掺Bi稀土铁石榴石单晶生长与磁光性能

用熔盐法生长了两种Bi替代的高法拉第旋转、温度稳定的稀土铁石榴石磁光单晶Bi-HoYbIG和Bi-GdYIG,测试分析了其在近红外波段的磁光性能及其温度特性。Ho3-z-y,YbyiBixFe512(x＝1.03,y=1.20)单晶的比法拉第旋转角为-891°/cm(λ=1.31μm)和-767°/cm(λ＝1.55μm),Y3-z-yGdyBixFe5O12(x=0.46,y=0.24)单晶的值为－1067°／cm(λ=1.31μm)和-882°／cm(λ=1.55μm),两者都比纯YIG晶体高出许多。而且这两种晶体的法拉第旋转角随温度变化较小,在250～400K范围内,其温度灵敏度S分别为4. 60×10-4／K和4. 20×10-4/K。分析表明,Bi的掺入能大大提高晶体的法拉第旋转角,而yb3+、Gd3+等离子的掺入可以有效降低Bi3+替代磁光单晶的法拉第旋转的温度灵敏性,Bi-HoYbiG和Bi-GdYIG等磁光晶体非常适合作为高灵敏度、温度稳定的光纤电流传感器中的法拉第转子材料。     

Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3的磁性和输运性质

利用固相反应法制备了Ru掺杂La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xRuxO3(x=0～0.06)的多晶样品,探讨了Ru掺杂对体系结构,输运性质以及磁电阻的影响.多晶X射线衍射证实所有样品均保持简单立方钙钛矿结构.通过零场冷却(ZFC)和加场冷却(FC)下的磁化曲线的测量发现随温度降低样品发生了顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变,且样品的居里温度(Tc)随Ru掺杂发生了显著的变化,从x=0.00时的306.7K,下降到x=0.02时的294.3K,紧接着又上升到x=0.04时的302.4K.测得居里温度明显高于La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xMoxO3体系,而且其磁性也大为增强.由零场和外加磁场H=1T测量得到样品的ρ～T曲线表明随温度降低样品同时发生了从绝缘体到金属的转变,绝缘体-金属转变温度低于相应的居里温度.适量的Ru掺杂降低了样品的电阻率,增强了低温时的磁电阻.     

金属间化合物DyMn_2Ge_2的自发磁相变和场诱导的磁相变

在 10— 80 0K的温度范围内用X射线衍射方法测量了DyMn2 Ge2 化合物的晶格常数与温度的变化关系 ,观察到高温时DyMn2 Ge2 由顺磁状态到反铁磁状态的自发磁相变伴随着晶格常数a的负的磁弹性异常现象 .在4 2K— 2 0 0K的温度范围内测量了DyMn2 Ge2 的交流磁化率 .在交换相互作用的分子场模型近似下 ,从理论上分析讨论了DyMn2 Ge2 的低温自发磁相变和场诱导的磁相变 .计算了DyMn2 Ge2 单晶的磁化强度与温度的变化关系以及不同温度下外磁场沿晶轴c方向时的磁化曲线 .理论分析和计算结果表明 ,温度低于 33K时在DyMn2 Ge2 中观察到的场诱导的一级磁相变为由亚铁磁状态 (Fi)到中间态 (IS)相变 .     

钙钛矿La0.8Ca0.2MnO3多晶样品的制备及低温磁学特性

我们利用固相反应法制备了粉末状La0.8Ca0.2MnO3样品,其空间群为pnma,样品中存在超顺磁性粒子,其截止态和超顺磁态的转变温度为185K,从dσ/dT的负峰得到铁磁-顺磁相变居里温度为210K,在顺磁领域线性拟合而得到顺磁居里温度为216.4K,分子式有效磁矩为6.25μB,低温领域磁化曲线服从布洛赫T32定律,其自旋波劲度系数为49.2meV2.     

Mo掺杂La_(0.7)Ca_(0.2)Ba_(0.1)Mn_(1-x)Mo_xO_3体系的磁电性质

本文采用固相反应法制备了高价态离子Mo掺杂的La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xMoxO3(x=0,0.01,…,0.06)多晶样品,研究了Mo掺杂对样品的结构、磁性和磁电阻的影响.X射线衍射谱证实所有样品均为具有正交对称性的钙钛矿结构.零场冷却(ZFC)和加场冷却(FCH=0.01T)下其磁化～温度(M～T)曲线的测量表明样品随温度降低发生了从顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变,T相似文献   

冷原子EIT介质的原子数目和温度的测量

简要介绍了我们实验组冷却、俘获87Rb原子的磁光阱装置及冷却俘获过程。采用收集荧光法测得了俘获的冷原子数目,并根据冷原子团尺寸推算出了冷原子团密度。通过在冷原子团下方4 mm,7 mm,10 mm三处设置圆柱形探测光束,在原子自由下落过程中获得了短程飞行时间(TOF)吸收信号,通过数值拟合得到了冷原子的温度。结果表明:俘获的冷原子数目大约为109个,密度大约为1011个/cm3,冷却温度约为200μK,该冷原子团能作为很好的EIT介质。     

稀磁半导体Hg0.89Mn0.11Te磁化强度及磁化率的研究

利用MPMS-7(magnetic property measurement system)型超导量子磁强计对垂直布里奇曼法生长的Hg_0.89Mn_0.11Te晶片磁化强度变化规律进行了测量.试验采用了两种不同的外场和冷却条件.首先在5 K恒温下，-5200到5200 kA/m范围内改变磁场强度进行了测定.然后维持800 kA/m恒定磁场，分别在有场冷却和无场冷却条件下，从5到300 K范围内改变温度，研究了变温条件下的磁化特性.并采用分子场近似模型，用类布里渊函数，最小二乘法对磁化强度随磁场强度变化的实验结果进行拟合和分析，结果表明，Mn²⁺离子之间存在反铁磁相互作用.磁化率和温度关系分析表明：在测试范围内Hg_0.89Mn_0.11Te是单一的顺磁相，在高温区磁化率和温度服从居里-万斯定律，呈线性关系，低于40 K时，磁化率和温度的关系偏离居里-万斯定律，表现出顺磁增强现象. 关键词： 0.89Mn_0.11Te')" href="#">Hg_0.89Mn_0.11Te 磁化强度 磁化率 类布里渊函数     

CeFe_(2-x)In_x合金磁性研究与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金磁相变临界参数分析

通过等温磁化曲线和等磁场变温曲线测量与标度理论,系统研究了CeFe_(2-x)In_x合金的磁性和CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相变临界参数.结果表明:用2.5 at.%的铟替代CeFe_2合金中的铁并不能使合金中的反铁磁态在低温下完全稳定,低场下在2—80 K均能观察到反铁磁相振荡; CeFe_2与CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的顺磁-铁磁二级相变居里温度均在230 K附近;在0—5 T磁场范围内, CeFe_(1.95)In_(0.05)合金居里温度处的最大磁熵变为3.13 J/(kg·K),相对制冷量为151.3 J/kg.通过不同方法得到的具有高度自洽性的磁相变标度临界参数均表明CeFe_(1.95)In_(0.05)合金的磁相互作用可以用基于短程相互作用的3D-Ising模型来描述.     

ITER用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度研究

本文采用超导量子干涉仪(SQUID)测定了一种国际热核聚变实验堆(ITER)项目用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度,测量方法是在恒定磁场下循环温度,即将温度以一定间隔从10K上升到20K,然后再返回到10K,测定磁矩的偏离温度.所得结果可用于从生成最佳Nb-Sn相组成方面来优化A15相成相热处理制度.本研究得出的结论是,对于像ITER使用的高场磁体超导线来说,鉴于其需要在较高磁场下有高的临界电流密度,就需要将超导线的热处理温度适当提高一些.本实验所用Nb3Sn超导线材的最适宜热处理制度为675°C/128小时,这样可以得到最佳不可逆温度特性,即最佳的A15相组成.     

电子冷却装置阴极激活及阴极表面温度计算

 电子冷却在重离子加速器冷却储存环中用于束流冷却和累积。实验发现,电子冷却装置电子枪高压绝缘陶瓷的绝缘电阻值下降影响到电子冷却装置的正常运行。介绍了电子冷却装置的阴极更换、真空烘烤、阴极碱土金属碳酸盐的分解和阴极激活过程;在60 W的加热功率下,得到了10.6 μA／V_１.5的导流系数;用灰体辐射计算的典型工作状态下电子枪氧化物阴极发射面的温度为1108 K,与实际测量的1078 K相近;阴极首次激活不完全是电子枪使用中导流系数的增长原因。     

金属间化合物DyMn2Ge2的自发磁相变和场诱导的磁相变

在10—800K的温度范围内用X射线衍射方法测量了DyMn₂Ge₂化合物的晶格常数与温度的变化关系,观察到高温时DyMn₂Ge₂由顺磁状态到反铁磁状态的自发磁相变伴随着晶格常数a的负的磁弹性异常现象.在4.2K—200K的温度范围内测量了DyMn₂Ge₂的交流磁化率.在交换相互作用的分子场模型近似下,从理论上分析讨论了DyMn₂Ge₂的低温自发磁相变和场诱导的磁相变.计算了DyMn₂Ge₂单晶的磁化强度与温度的变化关系以及不同温度下外磁场沿晶轴c方向时的磁化曲线.理论分析和计算结果表明,温度低于33K时在DyMn₂Ge₂中观察到的场诱导的一级磁相变为由亚铁磁状态(Fi)到中间态(IS)相变. 关键词： 稀土-过渡族金属间化合物 磁结构 磁相变     

RuH2和RuN2分子热力学稳定性的理论研究

用密度泛函B3LYP方法计算了RuH2和RuN2分子的结构和不同温度下的热力学函数及生成反应的标准焓变△H°、标准熵变△S°和标准自由能变△G°.结果表明,温度低于698.15 K时固态RuH2具有热力学稳定性,温度低于398.15 K时固态RuN2具有热力学稳定性.     

La0.67Sr0.08Na0.25MnO3的奇特输运性质及CMR效应

用固相反应法制备了La0.67Sr0.08Na0.25MnO3样品.通过磁化强度-温度(M-T)曲线、电阻率-温度(ρ-T)曲线以及ρ-T拟合曲线研究了样品的输运性质及庞磁电阻(colossal magnetoresistance,CMR)效应.结果表明,ρ-T曲线和磁电阻.温度(MR-T)曲线均出现双峰现象;高温峰是伴随顺磁-铁磁(PM-FM)相变出现绝缘体-金属(1-M)相变,低温峰是颗粒界面效应;两个绝缘相输运机理不同:较低温度下(248K＜T＜274K),P(T)符合极化子的可变程跃迁模型,而在更高温区(330K＜T＜374K),ρ(T)符合极化子近邻跃迁模型;两个类金属相输运机理也不同:在低温区(67K＜T＜186K),满足ρ-T2.5关系,输运机理是自旋波散射和电-磁子散射作用,而在高温区(292K＜T＜304K),满足ρ-T2关系,输运机理是单磁子散射作用.     

La0.8-xCa0.2MnO3纳米颗粒的居里温度与磁热效应

采用溶胶凝胶法制备了系列La_0.8-xCa_0.2MnO₃多晶样品,用X射线衍射分析确定了样品的钙钛矿结构,用透射电子显微镜观察了样品的形貌及粒径分布情况,用PAR155型振动样品磁强计测量了样品的磁性随外场和温度的变化,确定样品的居里温度并计算了各样品的磁熵变.磁测量及计算结果表明制备的各样品的居里温度在180—260K的范围内且随焙烧温度和La³⁺离子空位浓度的不同而变化,不同温度焙烧的样品均有较大的磁熵变值,其中1100℃焙烧的La_0.77Ca_0.2MnO₃,多晶样品在240.5K,H=1.0T的外场下的磁熵变达3.76J/kg·K,对实验结果做了定性的分析.该材料具有较高的居里温度和较大的磁熵变,所需外场强度适中,电阻率高,性能稳定,适合做高温磁制冷材料. 关键词： 钙钛矿 居里温度 磁热效应     

激波对超音速平板发汗冷却的影响

本文分析了激波影响下,不同激波强度,冷却气体和注入率对发汗冷却效果的影响。马赫数3的超音速主流遇到流道内的楔形激波发生器产生斜激波入射到多孔平板表面。楔块楔角φ分别为0°、4°、8°、12°模拟不同的入射激波强度,冷却介质分别为空气、甲烷与氢气。计算结果表明,激波使多孔区域出口表面静压上升,冷却流体流出受阻而破坏冷却效果,且冷却效率随激波强度增强而下降,随冷却气体分子量增大,冷却效率下降幅度减小;但在激波强度较强时,激波在多孔表面形成逆压梯度,迫使冷却流体流向入射点上游区域而使该区域冷却效果得到恢复。提高冷却剂注入率可以减弱激波对冷却效率的破坏作用,但使壁面温度不均匀性增加。     

非晶态Fe_(13)Ni_(67.2)P_(4.5)B_(15.3)合金的临界现象

本文报道非晶态Fe_(13)Ni_(67.2)P_(4.5)B_(15.3)合金的磁化强度与温度和磁场关系的测量结果。在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律,得到临界指数β=0.39±0.02,γ=1.56±0.06,δ=5.20±0.1,样品的居里温度T_c=(180.4±0.2)K。在实验误差范围内,临界指数β,γ,δ满足γ=β(δ-1)关系,在168—192K温度范围,实验数据满足二级相变的磁状态方程。当T>270K时,样品顺磁磁化率服从居里-外斯定律,由居里-外斯常数c计算出有效顺磁磁矩 P_(eff)=3.19μ_B。