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打破国外垄断!中科院物理所成功自主研发极低温氦3制冷机

  最近,在承建怀柔综合极端条件实验装置过程中,中国科学院物理研究所成功自主研发了顶部插杆式氦3制冷机,实现了265毫开尔文的最低温度。该设备的核心单元在设计、工艺和材料等方面全部国产化,可以改变我国此类极低温科研仪器设备市场被国外垄断的局面。

中国科学院物理研究所自主研发的用于综合极端条件实验装置的顶部插杆式氦3制冷机

(图片来源:中科院物理所官网)

  我国用于极低温区科学研究的制冷设备,在相当长一段时期内主要依赖进口。这类设备主要分为温度低至1开尔文的氦4减压降温制冷系统、低至300毫开尔文的氦3制冷机、低至10毫开尔文的稀释制冷机以及低至1毫开尔文以下的核绝热去磁制冷机。其中,氦3制冷机具有在百毫开尔文温区制冷功率大的特点,特别适合在该温区开展各类电学、热学和谱学实验,是在建的怀柔综合极端条件实验装置量子调控系统的核心低温设备之一。目前其商业产品主要来自于英国牛津公司和美国Janis等公司。

  2021年,中科院物理所曾率先成功自主研发最低温度达10毫开尔文以下的干式稀释制冷机,即仅比绝对零度高0.01摄氏度,消除了固态量子计算研究被“卡脖子”的隐患。近期在承建怀柔综合极端条件实验装置的过程中,该所Q02组成功自主研发了顶部插杆式氦3制冷机,最低温度达265毫开尔文,并在300毫开尔文实现了200微瓦的大制冷功率。这些指标均达到了国际同类先进商业产品的水平,并圆满完成了低温强磁场低维电子波谱学实验站的低温工艺验收指标。

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