科学家研制出新型无液氦式绝热量热仪

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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。近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员史全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。相关成果发表在《科学仪器报告》。

无液氦式绝热量热仪。大连化物所供图

绝热量热法是测量凝聚态物质热容最准确、可靠的方法。此前，团队先后在4.2-600K温区建立了一系列精密绝热量热仪器。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。