获得低温的基本方法

    目前获得低温的方法很多，可分成物理方法和化学方法等，而绝大多数的制冷方法属物理方法，其中常用的有气体绝热膨胀制冷和相变制冷。另外还有涡流制冷、绝热放气制冷、温差热电制冷、顺磁盐或绝热退磁制冷、He³和He⁴稀释制冷、He3绝热压缩制冷、吸附制冷等。这一些制冷方法大多应用于超低温温区。此外，还有宇宙空间的低温热沉的辐射制冷等。下面简介这些方法的制冷原理。

    1.相变制冷

    这是利用物质在相变时的吸热效应来制冷的一种方法。如固体转变成液体时的溶解热，固体直接变成气体时的升华热，液体生成气体时的蒸发热(也包括减压蒸发，如He³减压蒸发)等，利用在这些相变过程中要吸收热量来达到制冷的目的。

    2.气体等熵膨胀制冷

    气体在一定压力与温度下，通过节流阀或膨胀机等熵膨胀时，它的温度会降低，甚至还会液化。该种制冷方法在气体的液化与分离，以及气体制冷机中应用最广。

    3.绝热放气制冷

    当容器中一定量的汽化气体通过控制阀向环境介质绝热放气(或用真空抽气)时，则残留在容器中的气体将要向放出的气体作推动功，消耗它本身的一部分热力学能(内能)，因而温度降低。这也是气体制冷机的原理之一。

    4.涡流制冷

    利用人工方法产生的涡流使气流分离成冷、热两个部分，其中冷气流即可用来获得冷量。

    5.温差热电制冷

    当N型(电子型)和P型(空穴型)两个半导体元件组成电偶并通以直流器电时，相应的两个接头就会发生吸热和放热现象，利用这个原理可制成制冷器。

    6. 吸附制冷

    在吸附式制冷系统中，吸附和解吸从理论上来说是恒压过程。通常固体吸附剂受热解吸出制冷剂，在制冷剂压力达到冷凝压力时即开始解吸一冷凝过程，制冷剂被冷凝成液体；当固体吸附剂受到冷却时，当吸附床压力低于蒸发压力时，即能开始吸附蒸气，使蒸发器中制冷剂液体蒸发，实现制冷过程。

    7.绝热退磁制冷

    顺磁盐在磁场中被等温磁化后，接着进行绝热退磁，熵保持不变，则顺磁盐的温度就要下降，称为绝热去磁，利用这个原理可以获得lmK的超低温。若采用核绝热退磁，可达μK级的超低温。绝热退磁过程只能在极低温下实现，因为大于2K或3K时存在声子热效应。

    8.氦稀释制冷

    He³和He⁴的混合液温度在0.87K以下即分成两相，上相为He³的浓相，下相为He⁴的浓相。如果用某种方法来提取He⁴溶液中所含的He³原子，则He³原子便由上面的He³浓相溶解到下面He³稀相中，产生吸热反应而降低温度。利用这种方法可以获得0.1~0.04K的低温，在个别情况下可以获得1mK的低温。

    要达到不同的温区，可以采用不同的制冷方法。

(慧朴科技，huiputech)