我國用于極低溫區(qū)科學(xué)研究的制冷設(shè)備在相當(dāng)長一段時期內(nèi)主要依賴進口。這些制冷設(shè)備根據(jù)其溫區(qū)和功能特點的不同而分為幾個不同的系列,分別是:(1)溫度低至~1?K的氦4減壓降溫制冷系統(tǒng);(2)溫度低至~300?mK的氦3制冷機;(3)溫度低至~10?mK的稀釋制冷機;(4)溫度低至1?mK以下的核絕熱去磁制冷機。其中,氦3制冷機具有在百mK溫區(qū)制冷功率大的特點,特別適合在該溫區(qū)開展各類電學(xué)、熱學(xué)和譜學(xué)實驗,是在建的懷柔綜合極端條件實驗裝置量子調(diào)控系統(tǒng)的核心低溫設(shè)備之一。目前其商業(yè)產(chǎn)品主要來自于英國牛津公司和美國Janis等公司。??
中國科學(xué)院物理研究所曾于2021年率先自主研發(fā)成功了最低溫度達到10mK以下的干式稀釋制冷機,消除了固態(tài)量子計算研究被“卡脖子”的隱患。最近,在承建懷柔綜合極端條件實驗裝置的過程中,物理所Q02組又自主研發(fā)成功了頂部插桿式氦3制冷機,實現(xiàn)了265mK的最低溫度,并在300mK實現(xiàn)了200μW的大制冷功率。這些指標(biāo)均達到了國際同類先進商業(yè)產(chǎn)品的水平,并圓滿完成了低溫強磁場低維電子波譜學(xué)實驗站的低溫工藝驗收指標(biāo)。該氦3制冷機的核心單元在設(shè)計、工藝和材料等方面實現(xiàn)了全部國產(chǎn)化,打破了此前我國此類極低溫科研儀器設(shè)備市場被國外壟斷的局面。
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中國科學(xué)院物理研究所自主研發(fā)的用于綜合極端條件實驗裝置的頂部插桿式氦3制冷機。