“宇宙热重子探寻计划”任务中绝热去磁制冷机  

Development of adiabatic demagnetization refrigerator for the HUBS mission

作　　者：姜春阳 李成哲 金海 崔伟 Chunyang Jiang;Chengzhe Li;Hai Jin;Wei Cui(Department of Astronomy,Tsinghua University,Beijing 100084,China)

机构地区：[1]Department of Astronomy,Tsinghua University,Beijing 100084,China

出　　处：《Science Bulletin》2023年第22期2709-2711,M0004,共4页科学通报（英文版）

基　　金：supported in part by the Ministry of Science and Technology of China(2022YFC2205100);the China National Space Administration through a technology development grant;the National Natural Science Foundation of China(12220101004 and 11803014)。

摘　　要：“宇宙热重子探寻计划”(HUBS)是一项由中国主导的空间X射线天文望远镜项目.该项目将采用超导转变边缘微量能器对宇宙中弥漫热气体(约百万开尔文)发出的X射线进行高能量分辨率探测,以期解决“宇宙热重子缺失问题”.HUBS的探测器工作在100 mK以下,这需要绝热去磁制冷机(ADR)来实现.本文展示了ADR最新进展.研究人员搭建了一台紧凑的两级绝热去磁制冷机,分别采用钆镓石榴石(GGG)和铬明矾(CPA)盐丸作为预冷级和最冷级的制冷工质.CPA性能决定了制冷机的性能,为此,该团队研发了一套生长高质量CPA的流程.采用这一流程生长的CPA,其制冷机达到了约44 mK的最低温度.该制冷机可以在100 mK维持约3 h,此时相对卡诺效率高达95%.进一步的数据分析表明,100 mK时的总热载约为6μW,作者认为这主要是由热开关所致,未来仍具很大优化空间.

关 键 词：制冷工质 开尔文 卡诺效率 制冷机 超导转变 热开关 数据分析 X射线 

分 类 号：TB651[一般工业技术—制冷工程] TH751[机械工程—仪器科学与技术]