大连化物所研制出无液氦式绝热量热仪 实现4-100K热容精密测量

　　近日，中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)氢能与先进材料研究部热化学研究组(DNL1903组)史全研究员团队在低温量热仪器研制方面取得新进展，研制了一台Gifford-MacMahon(G-M)式制冷绝热量热仪，实现了无液氦环境下4-100K温区凝聚态物质热容精密测量。
 

　　
       热容是与物质状态和能量性质紧密相关的基础热力学参数，通过热容测定能够获得熵、焓、吉布斯自由能等热力学函数，还能在液氦温区探究晶格、超导、磁性、相变等具有理论研究与应用价值的科学现象，为相关热力学问题研究提供指导依据。绝热量热法是测量凝聚态物质热容最准确、可靠的方法。
 

　　热化学研究组长期从事低温热容绝热量热技术开发与仪器研制工作，先后在4.2-600K温区建立了一系列精密绝热量热仪器(Thermochim. Acta.，1991；Thermochim. Acta.，1995；J.Therm. Anal. Calorim.，2008)。然而，这些仪器需使用液氮或液氦以获取低温测量环境，实验成本高且操作繁琐，成为限制绝热量热技术发展与低温热容研究的瓶颈之一。
 

　　针对以上问题，本工作利用无液氦闭循环G-M制冷机获取液氦温度，研制出了一台无液氦式低温热容绝热量热仪，实现了无液氦环境下液氦温区凝聚态物质热容精密测量。经标准物质热容测量验证，量热仪在4-100K温区热容测量精度±0.8%、准确度±1.5%，为液氦温区热容测量与相关热力学问题研究提供了经济、便捷、可靠的量热实验手段。相关研究成果以“Design and construction of a refrigerator-cooled adiabatic calorimeter for heat capacity measurement in liquid helium temperature region”为题，于近日发表在《科学仪器报告》(Review of Scientific Instruments)上。该工作第一作者为大连化物所DNL1903组罗积鹏博士。上述工作得到国家自然科学基金、中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目等资助。(文/图 罗积鹏)