Velmi nízké teploty - rozpouštěcí refrigerátory

Supratekutost v limitě nulové teploty

Od roku 2011 je v naší laboratoři k dispozici výkonný rozpouštěcí refrigerátor pracující se směsí 3He - 4He od firmy Leiden Cryogenics, model Minikelvin 126-250TOF. Dosahuje velmi nízkých teplot pod 10 mK a je vybaven supravodivým solenoidem schopným v perzistentním módu vytvářet magnetické pole do 9 T. Dvě dodatečné plnící kapiláry tepelně kotvené na měděných sloupcích zalitých v cínu umožňují provádět experimenty v supratekutém heliu ve speciálně navržených celách upevněných ke dnu rozpouštěcí komory.

Nízké teploty měříme sadou teploměrů od platinového odporového čidla užitečného zejména při počátečním chlazení až po kalibrované germaniové a RuO2 teploměry určené pro nižší teploty. Refrigerátor má dostatečný chladící výkon umožňující měření různých proudění supratekutého helia v širokém rozsahu teplot až po čistě supratekutou hydrodynamiku v limitě nulové teploty.

Momentálně se připravují a provádí experimenty zaměřené na vznik turbulentního proudění v okolí oscilátorů jako jsou například křemenné ladičky, drátky, mikroskopické oscilátory litograficky vyrobené z křemíku. Při těchto experimentech zkoumáme i emisi zvuku, již pohyb těchto těles způsobuje. V dalším experimentu připravujeme měření pohybu torzního oscilátoru naplněného supratekutým heliem. Je možné uvažovat i o dalších experimentech z dynamiky kryogenních tekutin, či o měření vlastností pevných látek, vyžadujících velmi nízké teploty a větší prostor pro vzorek či experimentální celu.

Jaderná orientace

Menší rozpouštěcí refrigerátor "francouzského" typu (tedy bez předchazení na 1 K, které se nahrazuje dodatečným výměníkem tepla a Joule-Thomsonovým hrdlem) vyvinutý ve spolupráci s výzkumným centrem v Saclay funguje na naší katedře od roku 1994. Tento refrigerátor s nižším průtokem 3He umožňuje chlazení na 10 mK v magnetickém poli do 4 T.

Tento refrigerátor obsahuje také teploměr na principu jaderné orientace, germaniový detektor γ-záření, spektroskopické vybavení a systém řízení teploty, což spolu s vhodným software umožňuje měřit a zpracovávat spektra γ-záření. Tato aparatura se používá zejména k měření jaderné orientace.