Niskotemperaturne tehnike kriogenika Uvod n Niskotemperaturne tehnike vezuju

Niskotemperaturne tehnike kriogenika

Uvod n Niskotemperaturne tehnike vezuju se uz vakuumske Povezanost sa supravodljivošću Ø Manifestacija kvantnih efekata na makroskopskoj razini Ø Supravodljivi magneti, polarizacija nuklearnih meta Ø

Postizanje niskih temperatura n n Postizanje i održavanje niskih temperatura povezano je s mogućnošću ukapljivanja plinova Komponente ukapljivača: Kompresor (recipročan toplinskom motoru) Ø Uređaj za hlađenje Ø Izmjenjivač topline Ø

Nekoliko karakterističnih vrelišta plinova pri normalnom tlaku Plin Vrelište N 2 77 K H 2 20 K 4 He 4. 2 K 3 He 3. 2 K

Metoda ohlađivanje – adijabatska ekspanzija

Karakteristike n n n Ako je konačna temperatura Tf dovoljno niska plin se ukapljuje Plin koji hladimo ne mora nužno biti i plin koji ukapljujemo Ograničena primjena adijabatske metode zbog pokretnih dijelova koji moraju zaptivati i na veoma niskim temperaturama

Metoda protoka plina kroz porozni materijal n Izoentalpična ekspanzija – vrijedi: Joule Thompsonov efekt: Promjena temperature koja se pojavljuje pri ekspanziji realnih plinova u sustavu u koji se ne dovodi energija naziva se Joule-Thomsonov efekt. Oni su ustanovili da se zraku prigušenom za 1 bar snižava temperatura za 0. 25 °C.

Joule-Thompsonov efekt n Nedostaci: n n Daje mnogo manje učinke od adijabatske metode Prednosti: Nema pokretnih dijelova n Funkcionira na veoma niskim temperaturama n

Joule-Thompsonov tip ukapljivača

Karakteristike n n n Ukapljena tekućina predstavlja stabilan spremnik određene temperature Odsisavanjem plina tekućini možemo još više sniziti temperaturu no ovaj efekt ima ograničeno područje primjene za snižavanje temperature Tlak para snižava se eksponencijalno s temperaturom

Dilucijski hladnjak n n n Milikelvinsko područje Koristimo smjesu 3 HE – 4 He Ova se smjesa separira na dvije faze pri 0. 8 K Prijelaz iz čiste faze u mješovitu hladi čistu fazu plina Udio 3 He u miješanoj fazi je praktično konstantan i neovisan o temperaturi

Princip rada

http: //en. wikipedia. org/wiki/Dilution_refrigerator http: //en. wikipedia. org/wiki/Adiabatic_demagnetization

Glavni procesi transporta topline n n n Vođenje – toplinski izolatori (teflon) Radijacija – visoko reflektivne površine (inoks) Konvekcija – u vakuumu zanemarivo

Uskladištenje pothlađenih kapljevina

Transport pothlađenih kapljevina

Mjerenje niskih temperatura n Bourdonova cijev p=p(T) Manometar V=konst. 4 He