绝热去磁制冷机

德国kiutra -绝热退磁制冷器 绝热去磁制冷器 ADR低温恒温系统kiutra结合了多级磁性制冷和闭环预冷功能，在无致冷剂下，可提供连续不断的开尔文至亚开尔文温度。 我们的冷却系统提供了一种便捷的方式来生成非常低的温度，达到接近绝 对零值（–273.15°C）：无危险且使用简单 我们的设备是全电气高度自动化。特别是它们不需要稀有且昂贵的液化气（低温剂），而是使用廉价的固体作为冷却介质。具有出色的温度精度和稳定性 由于采用了直接的电磁控制机构，因此可以以非常出色的稳定性和稳定性达到并保持温度设定点，从而获得更好的测量数据或性能结果。最小的基础设施和空间要求 电磁冷却解决方案以紧凑的方式构建，并且只需要最少的基础架构。如何工作磁性制冷是基于磁热效应的：当介质被磁化时，其磁矩会对齐，并且释放出磁化热。反之亦然，如果介质被消磁，其温度将下降。kiutra的冷却系统可以利用两种不同类型的磁制冷方法：单次绝热退磁制冷（ADR）如以上附图中示意性所示，磁制冷可用于产生短期冷却。从封闭式低温冷却器提供的初始基准温度开始（步骤1）首先，将合适的冷却介质磁化（步骤2）。然后，磁化热由低温冷却器消散（步骤3）。随后，冷却介质通过所谓的热开关进行热分离（步骤4），然后再消磁（步骤5）。在退磁过程中，冷却介质的温度下降。如果在磁场B降低到零之前达到设定点温度，则可以调节冷却功率以在一段时间内提供恒定温度，例如持续几个小时甚至几天（步骤6）。当磁场最终减小到零时，冷却过程停止（步骤7），介质再次加热到基本温度（步骤8）。等待一段时间后，可以重新启动该过程。3级电磁冷却系统中的连续ADR对于某些应用，单发冷却是不够的。对于这些应用，kiutra提供永 久冷却动力的无低温磁性热泵。这些系统基于多级磁制冷，其中几个磁制冷单元相互连接并控制温度稳定性，如上图所示。原理：在n个磁化冷却单元释放的热量是由第（n-1）个单元消散，等等...这确保了连接到样品台的最终冷却单元永远不会耗尽了磁场，因此可以永 久连续提供开尔文甚至亚开尔文温度。 kiutra的磁性制冷系统以高度模块化的组件提供单次和连续ADR。根据客户的特定需求，单次ADR系统可以升级为多级CADR恒温器。创新点：kiutra结合了多级磁性制冷和闭环预冷功能，在无致冷剂下，可提供连续不断的开尔文至亚开尔文温度。我们的冷却系统提供了一种便捷的方式来生成非常低的温度，达到接近绝对零值（–273.15° C）。绝热退磁制冷机 绝热去磁制冷系统 ADR恒温器

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。这些制冷设备根据其温区和功能特点的不同而分为几个不同的系列，分别是：（1）温度低至~1 K的氦4减压降温制冷系统；（2）温度低至~300 mK的氦3制冷机；（3）温度低至~10 mK的稀释制冷机；（4）温度低至1 mK以下的核绝热去磁制冷机。其中，氦3制冷机具有在百mK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。中国科学院物理研究所曾于2021年率先自主研发成功了最低温度达到10mK以下的干式稀释制冷机，消除了固态量子计算研究被“卡脖子”的隐患。最近，在承建怀柔综合极端条件实验装置的过程中，物理所Q02组又自主研发成功了顶部插杆式氦3制冷机，实现了265mK的最低温度，并在300mK实现了200μW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。该氦3制冷机的核心单元在设计、工艺和材料等方面实现了全部国产化，打破了此前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

近日，安徽省量子信息工程技术研究中心及科大国盾量子技术股份有限公司联合发布消息，国产稀释制冷机“ez-Q Fridge”在交付客户后完成性能测试，实际运行指标达到同类产品国际主流水平，成为国内首款可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。据媒体报道，2023年下半年，国盾量子向两家科研单位交付了国产稀释制冷机产品，经客户多月测试，设备长时间连续稳定运行，能够结合主动减震系统以及磁屏蔽等，为量子芯片提供低至10mK级别的极低温低噪声环境，制冷功率达到450uW@100mK。在容纳78根低温测控同轴线缆的超导量子计算低温支撑系统中，分别对56比特和24比特超导量子芯片进行测试，稀释制冷机运转效果良好，达到了国际先进水平。实际上近年来，量子科技已引起国内外的广泛关注。而发展先进的量子科技离不开极低温制冷技术，这主要是由于量子本身是微观的效应，很容易受到干扰，而超低温可以将噪音降得很低。比如，对量子比特来讲，它最怕的就是温度，因为温度产生热耦合噪音，低温之后噪音就可以被极大的限制，使它成为孤立系统，这时它的退相干时间就会大大延长，量子比特才会成功，否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。目前达到低温的手段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于 1950 年代首次提出，并在 60 年代建成了第一个完整的稀释制冷系统，随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低至数个mK（10K），具有制冷过程连续不间断及制冷功率较大等优点，随着低温物理研究需求的不断增加，其已经成为目前最为流行的制冷方法。水有普通的水和重水，它们混合到一块是分不开的，但是氦三氦四不一样，液态的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开，自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应，其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应，就会有降温效应，连续的补充和打破平衡，就使得混合液一直处于相分离状态，就实现了所谓的稀释制冷，这就是稀释制冷机的原理。随着量子计算等技术的不断发展，对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求，当前国内有数家单位和企业在投入精力开发。中科院物理所2021年，中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温，标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展，具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。合肥知冷低温科技有限公司2023年6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。本源量子2023年10月，由本源量子计算科技（合肥）股份有限公司完全自主研发的本源SL400国产稀释制冷机成功下线，这是国内科创企业的研发团队首次成功突破量子计算极低温制冷这一关键核心技术。省量子计算工程研究中心相关负责人张俊峰说：“该稀释制冷机可提供12mK以下的极低温环境及不低于400μW@100mK的制冷量，降温时间在40小时内，升温时间在24小时内，可满足超导量子计算的极低温运行环境和快速回温的要求，达到国际主流产品的水平。”此外，中船重工、飞斯科等国产厂商目前也在投入相关设备研发。中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟向仪器信息网透露，当前国内能用的最基础版本的是400-500μW，而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了，甚至开展了10mW的研究，比如IBM的10mW的设备已经用起来了。林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。当前中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。上世纪70年代物理所冉启泽老先生曾研制出湿式稀释制冷机，但后来无人从事相关研究，相当长一段时间内国内处于技术断层和研究空白，目前国内所用到的稀释制冷机均从欧美购买，比如Oxford Instruments ，Cryomagnetics，Janis Research Company，Bluefors Oy NanoMagnetics Instruments， ICE Oxford Ltd，Quantum Design, Inc.，Leiden Cryogenics Entropy等。2019年12月，美国商务部的一份内部文件提出，未来将限制向中国等美国在量子计算上的竞争对手出口稀释制冷机。一旦被限，中国的量子计算研究将面临重大挑战。据了解，国际主流稀释制冷机售价400万元至600万元，稀释制冷机的国产化，在一定程度上扭转了量子计算关键核心技术受限的局面，加快了量子计算领域自立自强步伐，增强我国在量子计算领域完全自主可控能力。

记者近日从内蒙古自治区科技厅了解到，包头稀土研究院向稀土磁制冷技术实用化迈进了一大步，成功研制出新型实用的绿色低碳磁制冷机，使我国稀土永磁式室温磁制冷技术走在世界前列。　　目前室温磁制冷机普遍存在运转频率低、制冷功率及制冷温差不佳、结构复杂、密封困难、制造成本高等问题，包头稀土院开发的磁制冷机技术采用磁体系统实现连续或间歇运转，不仅克服了以上缺点，还能充分进行热交换，大大改善了制冷效果，且运行平稳，降低了制造成本，可广泛用于室温磁制冷等领域。　　据了解，传统的气体压缩式制冷技术存在破坏臭氧层、产生温室气体等缺陷，而稀土磁制冷技术是典型的绿色低碳制冷技术。该技术以稀土磁性材料为工作介质，由稀土材料自身磁热效应实现制冷，与传统的制冷技术相比，具有效率高、无污染、耗能低、安全可靠等优点，潜在应用前景广阔。磁致冷所用的原料主要是稀土镉，而目前镉元素是稀土产品中应用最少的。磁致冷技术的开发可以大量使用镉元素，有利于稀土产品的平衡发展。磁致冷技术可以广泛应用在空调、冰箱等民用和工业制冷等领域，未来大有替代传统制冷技术的趋势。　　目前，磁制冷技术受到全球发达国家的普遍重视。包头稀土研究院已与美国、加拿大、瑞士、荷兰、巴西等国开展了卓有成效的合作，并为其提供了磁制冷用稀土永磁磁场系统，力争使磁制冷技术早日实现工业化应用。　　包头稀土研究院是我国最早采用自主技术利用钕铁硼永磁体组装磁场研制室温磁致冷机的单位，近年来针对稀土磁制冷技术开展了大量创新研发工作，获得了多项发明和实用新型专利。

极低温制冷是指制冷温度低于1K的制冷技术，广泛应用于凝聚态物理、天文观测、量子计算等领域，至今已经有20余项诺贝尔物理学奖成果来自极低温区，如超流3He、量子霍尔效应等。绝热去磁制冷和稀释制冷是目前主流的极低温制冷技术，其中绝热去磁制冷利用磁热材料的磁热效应实现制冷，具有高效、不依赖重力等优点，稀释制冷利用3He原子在极低温下从浓相流入稀相时吸热来实现制冷。中科院理化所低温与制冷研究中心立足于小型低温制冷的长期研究积累，从2019年开始开展极低温制冷的研究工作，近期取得了一系列重要进展。在绝热去磁制冷技术方面，深入研究了多级间歇和连续循环的高效热力学流程，与所内晶体中心交叉合作开发了高传热效率顺磁盐模块，搭建了单级和多级绝热去磁制冷系统，解决了高精度控温等技术难点。三级制冷系统最低温可达48.6 mK，温度波动控制在 μK级别。在稀释制冷技术方面，搭建了特殊形式的冷凝泵型稀释制冷机，揭示了低驱动力下稀释制冷整机运行机理和损失机制，解决了低温循环启动等技术难点，系统最低温达到108 mK，进一步的优化工作仍在进行。上述研究工作对于提升我国极低温平台的自主研发能力有重要意义，大力支撑包括天文望远镜、量子计算机和单光子探测器等高端设备的研制和前沿科学研究。绝热去磁制冷机实验平台冷凝泵型稀释制冷机实验平台

金鸡辞旧岁，瑞犬报春来，在辞旧迎新之际我国低温领域又添新设备。近期，国内台新型HPD低温热去磁恒温器（ADR）在高能物理研究所刘聪展科研团队实验室完成安装并顺利验收。该设备由Quantum Design合作伙伴，美国著名低温设备生产商High Precision Devices（HPD）公司生产，产品型号为107 K2。 Quantum Design工程师、HPD工程师与高能物理所用户合影，图为新型热去磁恒温器107 K2近年来，随着空间探测器、量子信息等科学的发展，低温设备广泛走进了实验室。获取低温的手段通常是通过稀释制冷或热去磁来实现，两者各有优缺点。一般的热去磁操作简单，价格较低，但是提供的mK温度时间有限，通常只能工作几个小时就要升温充磁。稀释制冷机能够连续提供mK温度，但是操作为复杂、降温过程缓慢并且价格昂贵。所谓“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，HPD公司经过多年的潜心研究，生产出一款专为科研中更低温度、更大功率的不断需求量身设计的产品：新型大功率低温热去磁恒温器107 K2。低温热去磁恒温器107 K2的特点是：采用了特的He3预冷创新设计，这使得它在300mk时仍能具有25J的超大冷量，其制冷低温度可达25mK；同时，在没有负载的情况下，100mk低温控温时间可达200小时，超大实验空间：34cm diameter X 20cm tall 让人眼前一亮。如果您的实验当中真的需要稀释制冷机，或许带有He3的ADR才是您的佳选择！ 带有He3的低温热去磁恒温器HPD 107 K2“剑阁峥嵘而崔嵬，一夫当关万夫莫开”，HPD的工程师们正是攻克了这样一道道难以逾越的技术难关，后才得以登上低温技术的巅峰。为了纪念研发的艰辛，HPD将ADR新型低温热去磁恒温器以著名山峰来命名。K2代表了二高，却是难登的山峰——乔戈里峰，寓意了这款恒温器低调务实却有技术实力。 此次HPD还为紫金山天文台安装了型号为Rainier雪山的103型ADR恒温器。这些恒温器将为我国的低温粒子探测器等研究提供有力帮助。此次中国之行，HPD的工程师特地参观了长城，这座人类伟大的工程，激发了他们在低温领域继续前进的热情，期待我们的科研人员能在这样的低温技术支持下延续低温的传奇之旅。 相关产品及链接1、低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C201745.htm2、超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C122418.htm 3、完全无液氦综合物性测量系统 DynaCool：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C18553.htm

一个世纪之前，人类第一次将氦气液化，从此利用液氦的极低温制冷技术被广泛应用。例如一些大科学装置、深空探测、材料科学、量子计算等高技术领域。然而，低温技术中不可缺少的氦元素全球供应短缺，有什么方法可以不用氦元素实现极低温制冷？中国科学院大学苏刚教授、中国科学院物理研究所项俊森博士和孙培杰研究员、中国科学院理论物理研究所李伟研究员、北京航空航天大学金文涛副教授等人组成的联合研究团队通过多年研究，在近期实现了无液氦情况下极低温制冷基础研究的重要突破，这就为破解我国氦资源短缺的问题提供了解决方案。该科研成果北京时间1月11日在国际学术期刊《自然》发表。科研人员挑选高质量钴基三角晶格单晶样品超固态是一种在接近绝对零度（0开，也就是零下273.15摄氏度）时出现的量子物态，在超固态情形下，物质中的原子一方面呈现规则的排列，同时还可以在其间“无粘滞”地流动。超固态自20世纪70年代作为理论猜测提出以来，各国科学家尚未在固态物质中找到超固态存在的可靠实验证据。在这项研究中，我国科研人员在一种钴基三角晶格量子磁性材料中，首次发现了名为“自旋超固态”的新奇物质状态，得到了其存在的实验证据。随后科研人员利用该材料，通过绝热去磁过程获得了94毫开，也就是零下273.056摄氏度的极低温，实现了无液氦极低温制冷，并命名该效应为“自旋超固态巨磁卡效应”。科研人员调试极低温制冷平台中国科学院大学苏刚教授介绍，比如我们把这次发现的材料放到磁场里面，保持热量不泄漏的情况下给它退磁，也就是把磁场去掉。慢慢地在降磁场的过程中，材料的温度就会慢慢地降下去，最后就降到了94毫开（零下273.056摄氏度）。科研人员讨论新的实验结果据了解，极低温制冷是我国科研领域亟待攻克的关键核心技术之一。这次基础研究的突破是国际上在实际固体材料中首次给出超固态存在的实验证据。科研团队未来的工作目标是继续突破极低温的极限，并在未来建成无液氦极低温制冷机。极低温制冷机可以为例如超导量子计算机提供接近绝对零度的极低温运行环境，并且在凝聚态物理、材料科学、深空探测等前沿技术领域广泛应用。

5月16日，南方光源研究测试平台项目850W@4.5K国产氦制冷机在项目现场调试成功，测试结果表明其关键技术指标均优于合同规定的验收指标。大型氦制冷机涉及的设备多，工艺复杂，施工难度大。项目组克服了设备组装、调试的困难以及疫情的影响，坚守岗位，稳步推进，4月初成功产出液氦。近一个月的制冷功率测试过程中，持续24小时运行工况下，制冷机稳定提供850W@4.5K冷量。此外，项目组还完成了液化率测试和混合工况测试等。氦制冷机是南方光源研究测试平台的关键设备之一，该套氦制冷机设备的调试成功，为实现超导腔在2K温区的垂直测试和水平测试提供了有力的技术保障和支持。大型氦制冷机在国内外各种大科学装置上都有广泛的应用，但相关产品一直依赖进口。本次研制的国产850W@4.5K氦制冷机依托南方光源研究测试平台开展，其成功调试表明项目实现了关键核心设备的国产化突破，并为未来相关大型氦制冷机的研制积累了宝贵的经验，为氦制冷机研发的自主创新能力提升和产业化提供了有力的技术保证。相关调试工作，由高能所东莞研究部中子科学部低温组何昆、丁美莹、李娜、叶斌、蔡毅杰、曹菁以及中科富海团队完成。氦制冷机4.5K的制冷量液化率测试曲线

在2013年5月23初召开相关会议后，联合国工业发展署(UNIDO)建议俄罗斯参照欧盟、美国和加拿大以及其他发达国家，禁止使用制冷剂一次性钢瓶。　　会议期间，UNIDO建议俄罗斯自然资源部出台一项禁令，禁止使用一次性包装盛装任何制冷剂。途径俄罗斯周边国家，如乌克兰和哈萨克，来自中国的非法制冷剂进口已经成为俄罗斯达成ODS物质淘汰目标的主要障碍。　　有关人士指出，由于进口集装箱的数量庞大，一次性、小包装的制冷剂进口很难监控。粗略估计，每年此类钢瓶进口量达60万个。而对数量如此之巨大的钢瓶进行复杂的气相色谱分析检测也是不现实的。　　大多数盛装非法ODS物质如R22的一次性钢瓶都标注为R134a、R404A或其他，这些气体并没有限制进口。另外，控制ODS贸易的困难在于边境海关联合执法的不到位，例如哈萨克海关。禁止一次性钢瓶的ODP气体进入俄罗斯联邦的法规将从今年7月1日起实施。同时，通过海关合作协议，类似的禁止法规将于2014年1月1日全面实施。禁止所有制冷剂以一次性包装形式进口的法规将于2015年1月1日实施，从而全面阻塞非法ODS流通的渠道。

继2021年7次密集发射入轨应用之后，2022年理化所空间制冷机首次发射取得成功。 北京时间6月23日10时22分，“遥感三十五号02组”三颗卫星在西昌卫星发射中心由长征二号丁运载火箭成功发射升空，顺利进入预定轨道，发射任务圆满成功。其中一颗卫星的制冷机由理化所“脉冲管制冷及空间低温系统技术研究中心” 研制，目前在轨工作正常。卫星可实现全天时、全天候监测地球资源分布和人类生产活动情况，广泛应用于国土资源普查、农产品估产及防灾减灾等领域。此次成功发射为理化所2022年多台制冷机入轨应用拉开了序幕。 长征二号丁运载火箭成功发射

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "适应温度环境试验箱的制冷剂显然应该满足温度环境试验的基本要求，包括： /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong1）标准气化温度（ts)/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "制冷剂从液态蒸发成为气态的温度由其工作压力所决定，在标准大气压下制冷剂由液态蒸发成为气态的温度称为制冷剂的标准气化温度（ts)，如R22的标准气化温度ts=-40.8° C；R502的标准气化温度ts=-45.6° C；R404A的标准气化温度ts=-47.6° C；R23的标准气化温度ts=-82.2° C。制冷剂工作压力越低，其气化温度也越低，反之，如果要求某制冷剂（如R12）的蒸发温度到达某个低温值（-40° C），则必须调整其工作压力低于某个相应的压力（如0.6MPa)，称该压力值为饱和蒸汽压力。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "为了避免空气渗入到制冷系统内降低制冷效率，温度试验箱制冷系统正常运行压力(如蒸发压力，冷凝压力，吸气压力等）一般都应稍高于当地的大气环境压力，因此制冷剂的标准气化温度（ts）是温度试验箱可能达到的最低极限温度。考虑到蒸发器传热的温差要求，温度试验箱可能达到的最低温度一般应比制冷剂的标准气化温度(ts)高3° C~7° C。 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong2）冷凝压力Pk不能太高/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "冷凝压力Pk是从压缩机排出的高温高压的蒸汽在冷凝中被冷却为液态的工作压力，这个压力受冷却介质的温度和压缩机排气压力所制约。压缩机排气压力越高，冷却介质的温度越低，则制冷剂的蒸气越容易冷凝。但是提高压缩机的排气压力不仅会加大压缩机的功耗，缩短压缩机的工作寿命，而且容易出现工质的泄漏。另一方面，冷却介质的温度受大气环境温度（风冷）和冷却水温度（水冷）的限制不可能太低，通常情况下，冷却介质进入冷凝器的入口温度为24° C~29° C，冷凝器出口处冷却的温度为40° C~50° C，冷却介质的平均温度在30° C~50° C范围内，例如制冷剂R502的冷凝压力Pk大体是1.5MPa~2.0MPa,由于工质在管道内流动的压阻损失，压缩机的排气压力必须高于冷凝压力Pk，所以使用制冷剂R502的压缩机排气压力必须是1.8MPa~2.2MPa。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong 3）制冷剂的溶油性与溶水性/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "制冷剂应该有一定的溶油性和溶水性。制冷剂中溶入润滑油后，有利于制冷系统中各种运转零部件的润滑，特别是在冷凝器中具有溶油性的液态制冷剂会带走因冷凝效应凝聚在冷凝器内壁上的油膜，可以降低贴符在冷凝器内壁上油膜对冷凝器热交换效率的影响。但是当液态制冷剂带着溶油进入蒸发器后，随着液态制冷剂的蒸发，气化，会在蒸发器内在实际的制冷系统中，压缩机的排气口之后都加装有油气分离器，限制制冷剂中的溶油量。同时在蒸发器的安装中采取一些回油的措施，如复叠式制冷机组中的蒸发冷凝器通常采用盘管式蒸发器，液态制冷剂从盘管的上部进入蒸发冷凝器，气化后的蒸汽从下部返回压缩机吸气口，吸附在蒸发器的内壁的油液也会在重力与压缩机吸气负压的作用下返回压缩机的油池中。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "对于壳管式蒸发器，回气管道安装时必须向压缩机吸气口方向有一定的倾斜度，便于残留的油液依靠重力的集油作用，被压缩机的吸气负压吸回压缩机内。制冷系统中渗入水汽会在低温段的局部地方形成“冰塞”，阻挡制冷剂的顺利流动，所以在制冷系统中无一例外地在冷凝器之前都安装有“干燥过虑器”，吸收可能渗入制冷系统中的水分，并且在安装和维修制冷系统时，适当增加抽真空的时间，以有利于制冷系统中残留水分在真空状态下加速蒸发、排除。但这些措施不能完全清除渗入制冷系统中的水汽。为确保制冷系统正常工作，采用具有溶水性的制冷剂可以携带极少量残余的水汽循环运行。例如采用溶水性能好的氨作为制冷工质的制冷系统，基本上无“冰塞”之忧，而采用溶水性能差的氟利昂作为制冷工质的制冷系统必须特别重视“干燥”除水的要求，及时更换“干燥”过滤器的滤芯。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong4） 制冷剂单位容积的制冷量/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "此外，还希望制冷剂单位容积的制冷量大，可减小制冷机组的尺寸；具有较高的导热系数，可减少冷凝器和蒸发器的换热的面积；黏度低且密度较小，可降低管道流动中的阻力，减少管路压降；化学及物理性能稳定，无腐蚀性，无毒，不燃烧，不爆炸，具有一定的抗电性能等。在实际工程中，温度环境试验箱最低极限温度一般为：-40° C~-35° C或-75° C~-70° C，采用大气环境温度的风和地表的水为冷却介质的冷凝器进口温度通常不高于30° C，故温度试验箱制冷系统最常使用的制冷剂是R404A和R23(R508B)。/span/p

——量子化输运手性界面通道的建立在两个具有不同陈数的量子反常霍尔（QAH）绝缘体的边界处可以产生一维手性界面通道，这样的QAH异质结可以在零磁场下用作手性边缘电流分配器，这些通道可以对边界电流无耗散传输，但是要真正实现这个目标仍然面临诸多挑战。鉴于此，来自宾夕法尼亚州立大学物理系的常翠祖研究组与来自华盛顿大学的徐晓栋研究组通过采用原位机械掩模，使用分子束外延技术合成了QAH绝缘体一维异质结，并观察到在零磁场下磁畴壁处出现了量子化输运性质，证实了在零磁场下沿着磁畴壁出现两个平行传播的手性界面通道。对于陈数为1和2的异质结，通过定量化输运性质的测量表明，在界面处出现了单个手性界面通道。研究结果以“Creation of chiral interface channels for quantized transport in magnetic topological insulator multilayer heterostructures”为题发表在Nature Communication上。该工作为实现更高效、更稳定的电子传输和信息处理提供了新思路，为基于QAH绝缘体的电子和自旋电子器件以及拓扑手性网络的发展奠定了基础。不同陈数异质结示意图，以及RMCD和电学输运测量结果该项工作中在2.5开尔文的低温环境下对样品进行了高质量的微区RMCD测量，该测量是在超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool中实现的。OptiCool是Quantum Design公司为高质量的低温光学测量研发的超稳定强磁场低温系统。系统采用全干式设计，无需液氦，全自动软件控制可实现一键变温、一键变场，具有大磁场均匀区、超低振动、大数值孔径、温度稳定性高等诸多优点，已成为高精度低温光学测量的重要设备。目前全球已有数十套OptiCool系统工作在国内外的先进实验室中，并帮助用户取得了高质量的科研成果。低温光学相关产品介绍超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCoolOptiCool是Quantum Design于2018年2月推出的超精准全开放强磁场低温光学研究平台。该平台拥有3.8英寸超大样品腔、8个光学窗口（7个侧面窗口、1个顶部超大窗口）以及高达±7T的磁场。高度集成式的设计让样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。为满足不同条件下的低温强磁场研究，近期OptiCool又增加了诸多新选件，进一步丰富了OptiCool的功能，可以方便的应用于高压光谱和各种波长的光谱研究。超精准全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCoolOptiCool技术特点：&blacksquare 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。&blacksquare 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个顶部窗口&blacksquare 超大磁场：±7T&blacksquare 超低震动：10 nm 峰-峰值&blacksquare 超大空间：Φ89 mm×84 mm&blacksquare 精准控温：1.7K~350K全温区精准控温&blacksquare 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求&blacksquare 近工作距离选件：可选3 mm工作距离窗口，增透膜可选New&blacksquare ZnSe窗口可用于中红外研究New&blacksquare 气路选件：系统可以集成气路，便于使用气膜高压腔进行高压光学测量New&blacksquare 集成物镜：集成真空物镜、低温物镜、用户自定义物镜New&blacksquare 控制柜电隔离：为确保微弱信号样品的电学测量，避免信号微扰的可能性New&blacksquare 样品移动：可集成低温位移器New&blacksquare 光纤选件：系统可集成光纤通道New&blacksquare 底部窗口选件：可实现样品腔底部窗口，方面进行纵向的透射光学实验New超精细多功能无液氦低温光学系统Montana Instruments推出的新一代超精细多功能无液氦低温光学系统——CryoAdvance，是基于新的模块化设计架构的新一代标准化产品。该系统采用特殊减振技术和温度稳定技术，在不牺牲任何便捷性的同时，为实验提供超高温度稳定性和超低振动环境。CryoAdvance系列产品具有多种型号、配置、选件与配件可选，能够满足每个研究人员的独特需求。Montana超精细多功能无液氦低温光学系统CryoAdvance技术特点：&blacksquare 自动控制：智能触摸屏系统，“一键式操作”，实时显示温度、稳定性、真空度等多种指标。&blacksquare 模块化设计：多种配置可选，快速满足各种实验需求，后续升级简单。&blacksquare 多通道设计：基本配置已包含光学窗口+直流电学+高频电学通道。&blacksquare 稳定性设计：新设计在变温和振动稳定性上进一步优化。&blacksquare 最低温度：3.2K&blacksquare 震动稳定性：5 nm（峰-峰值）&blacksquare 降温时间： 300K-4.2K~2小时&blacksquare 样品腔空间：Φ53 mm ×100 mm&blacksquare 光学窗口：5个光学窗口，可选光纤引入mk级低温光学系统-S Type Optical德国kiutra公司生产的绝热去磁低温设备以全干式闭环制冷机为基础，通过绝热去磁制冷技术轻松获得低于1K的极低温。kiutra绝热去磁低温设备可以实现100 mK的单程冷却和300 mK的不间断持续制冷。mK级低温光学系统是为光学实验设计的紧凑型绝热去磁制冷系统，该系统在有限的体积下实现了1K温度、自动控制、光学引入三方面的组合，适用于需要简单快速对样品进行操作的各种低温实验和应用。S-type 光学型超稳定极低温系统S Type Optical技术特点：&blacksquare 连续模式下的温度范围：300mK-300K&blacksquare 超低振动：＜100nm（峰峰值）&blacksquare 全干式制冷，无需液氦，无需He3气体&blacksquare 磁场选件：样品区域磁场3T&blacksquare 光学孔径：＞20 mm 【参考文献】[1]. Zhao, YF., Zhang. et al. Creation of chiral interface channels for quantized transport in magnetic topological insulator multilayer heterostructures. Nat Commun 14, 770 (2023).

作者：吴长锋 来源：科技日报3月26日，安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发的“量子计算用国产极低温稀释制冷机”项目，顺利通过鉴定委员会鉴定。专家认为，研制的极低温稀释制冷机满足量子计算需求，连续稳定运行的最低温度为8.5mK，项目创造了已公开报道的连续运行最低温度和制冷量两项国内纪录。安徽大学供图“量子计算用国产极低温稀释制冷机”是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一。由领域内知名专家组成的鉴定委员会听取了项目工作汇报，审阅了技术报告和相关技术资料，考察了实验现场，查看了系统运行状况；经质询、答疑和讨论，一致认为：针对无液氦、极低温、大冷量、大空间、高稳定性等量子计算需求，单磊教授、王绍良研究员团队成功研制出无液氦型量子计算用极低温稀释制冷机，连续循环运行最低温度达到8.5mK。相关成果增强了我国相关基础科学和技术领域的原始创新能力，进一步解决了大摩尔流量条件下极低温流体热交换效率低的技术难题，研发出具有超大比表面积的极低温高效换热部件，同时实现了相关核心部件的完全自主研发，扭转核心技术“卡脖子”的被动局面。据悉，去年12月31日，这台机器已经获得在100毫K具有435微瓦和120毫K具有671微瓦的制冷量，达到国际主流产品的水平，满足量子计算的温度和冷量需求。

近期凝聚态物理各个领域有了进一步深入的发展，科学家对低于100mK的低温温区的量子光学，量子光学机制以及其他测量结果产生了大兴趣。 例如，量子共振器与量子点、钻石中单个自旋或者高度整洁的光学腔的耦合效应研究；单分子质量探测到单电子自旋的磁共振力研究；利用共振荧光光谱探测单个量子点、光电导率、 Kondo激子以及对自旋冷却与核化的研究；光学探测磁共振对磁学成像的研究等各种低温实验在近期变得可能。 目前，在干式稀释制冷机内实现以上各种低温实验包括自由光路共聚焦光学研究已经成为可能。德国attocube公司一直以来保持与科学家的亲密合作关系，不断为量子光学领域提供新的实验平台来保证科学家们进行具有突破性的研究。 图1 attoAFM/CFM低温强磁场原子力/共聚焦显微镜示意图 近期，德国attocube公司与莱顿(Leiden Cryogenics)公司以及瑞士Prof. Patrick Maletinsky课题组合作推出了mK干式稀释制冷机适用低温强磁场原子力/共聚焦显微镜（参见图1）。该系统在瑞士巴塞尔持续为量子传感器以及mK成像研究提供帮助。设备采用了进样的关键设计，为快速进行样品与探针的更换提供了保证。底部进样一般需要24-28小时，而进样更换样品只需8小时。该关键设计使得低温扫描探针显微镜实验变得更加具有时间效率。 图2 attoAFM III音叉式原子力显微镜在62mK时测量20nm高度微结构形貌（左）；attoAFM/CFM原子力/共聚焦显微镜在60mK测试微结构形貌（右） 值得欣喜的是，经过在莱顿干式稀释制冷机系统内测试，attoAFM/CFM原子力/共聚焦显微镜能在低温环境下获得优良的形貌图（图2）。不仅限于莱顿干式稀释制冷机， attocube公司还在BluFors Cryogenics公司的干式稀释制冷机内进行测试并且获得良好结果（图3）。 图3 attoAFM I原子力显微镜在40mK时测量微结构形貌（左）；attoAFM/CFM原子力/共聚焦显微镜在55mK测试微结构形貌（右） attoAFM/CFM低温强磁场原子力/共聚焦显微镜具有共聚焦显微镜功能，使用的attoCFM I外置光学头坐落在样品插杆的上方。虽然样品在磁场中心并且距离光学窗口有较长距离，但是该光学头允许设备进行正常的所有共聚焦光学实验。 attoCFM I光学头具有多路光学通道，具备容易调节与长期高度稳定等特点。相关产品链接无液氦低温强磁场共聚焦显微镜 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C159541.htm低温强磁场光探测磁共振成像系统 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C214789.htm

6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。安徽省科技厅推进发展处处长殷黎莉，安徽大学资产经营有限公司党委副书记、总经理张彤，安徽大学校地合作办副主任刘泉，合肥市科技局党组成员、副局长谢成军，合肥高新区党工委委员、管委会副主任吕长富，合肥市科创集团、高新区科技局、财政局等有关领导出席签约仪式并见证签约。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发，是一种能够提供接近绝对零度低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一。项目基于量子计算对稀释制冷机的无液氦、极低温、大冷量、大空间、高稳定性的技术需求，解决了量子计算等领域极低温稀释制冷机完全依赖进口的难题，为相关科研及产业领域提供了替代进口的极低温稀释制冷技术。极低温稀释制冷机在产业化后，将广泛应用于量子计算、凝聚态物理、天文观测等领域。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。“合肥高新区量子产业链完备，创新创业生态健全，高效、贴心的服务赢得了团队的一致肯定。”王绍良表示，下一步，公司将扎根合肥高新区发展，加大科研投入，力争做到国内第一，世界领先。殷黎莉高度肯定了合肥高新区在量子信息未来产业园建设取得的成绩，她表示，省科技厅将会同合肥市大力支持量子信息未来产业园建设，支持开展量子领域关键核心技术攻关和科技成果应用转化，在提升创新平台能级、培育壮大科技企业、引育科技人才队伍、科技体制改革攻坚等方面持续发力，助力合肥高新区建设极具活力、引领未来、享誉世界的“量子中心”和创新之谷，争创国家未来产业培育发展的探路先锋。谢成军强调，市科技局将调动所有能调动的资源，凝聚所有能凝聚的力量，全力支持高新区创新发展，在创新支持、成果转化、试点工程、场景建设方面给予量子企业政策支持。近年来，合肥高新区充分认识量子科技发展的重要性和紧迫性，把量子信息未来产业科技园建设作为“科大硅谷”建设和世界领先一流高科技园区建设的“一号工程”，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好“先手棋”。在省市政府关心指导下，合肥高新区于2022年11月28日获批量子信息未来产业科技园建设试点培育单位，这是全国唯一一个正式批复的量子信息未来产业科技园。截至目前，量子信息未来产业科技园已集聚上下游产业链企业53家，量子企业总数约占全国量子企业总数的三分之一。量子信息“关键核心技术环”在国内已经具备领先优势。量子计算方面，高新区是全国唯一一个已销售超导量子计算机整机的地区，并诞生全国第一个量子计算机操作系统和第一条量子芯片生产线；量子通信方面，高新区诞生了全国首个上市的量子科技企业，正在建设全国第二个量子通信城域网；在量子测量方面，高新区企业开发出全球首台量子钻石原子力显微镜，并获批全国首批计量文化和科普资源创新基地。吕长富表示，下一步，合肥高新区将抓好抓实量子信息未来产业科技园专班工作，在项目服务、品牌宣传、产业生态培育等方面做专做细，在量子科技产品应用场景上再下一步“先手棋”，在培育全国龙头量子企业上再下一步“先手棋”，在合肥未来持续高质量发展上再下一步“量子先手棋”。

牛津仪器纳米科学部今天发布了新一代大型无液氦稀释制冷机 ProteoxLX（简称LX）。作为牛津仪器公司Proteox系列稀释制冷机的新成员，LX保留了Proteox系列的模块化设计，保持同系列制冷机之间二级插件的互换性和易用性。同时，LX为规模化量子计算优化了相关性能：LX优化了制冷能力：基础温度低于7mK，并且在20mK时的制冷功率大于25µW。双脉管冷头设计可以在4K盘提供额外的制冷功率。 为了适应更多比特数需求，LX系统升级了样品空间和相应同轴布线容量，支持安装两个完全可定制的二级插件，用于布局低温电子学配件和大量的同轴线。LX的低振动特性可降低环境噪声，从而提升量子比特的相干时间。牛津仪器提供在LX上完整集成低温电子学配件的服务。牛津仪器纳米科学部总经理Stuart Woods说,”我们一直致力于用领先的技术创新来支持量子计算研究的发展和商业化。我们在过去12个月里和多个量子计算团体建立合作，这将加速推动量子计算的工业化应用，最终将为制药等主要行业实现更快的研发和生产。”自从去年三月推出Proteox系列稀释制冷机以来，牛津仪器已经宣布与格拉斯哥大学以及两个领先的量子计算初创公司Rigetti和Oxford Quantum Circuits建立合作关系。牛津仪器纳米科学部今天正式宣布将为中国深圳量旋科技公司（SpinQ）提供Proteox无液氦稀释制冷机，以进行量子计算相关研究。关于牛津仪器纳米科学部：作为牛津仪器集团公司的一个重要组成部门，牛津仪器纳米科学部拥有有超过六十年的超导磁体和极低温制冷设备的研发和制造经验，牛津仪器纳米科学部始终致力于为量子技术，新材料表征和新物性测量等研究提供先进的一体化的极低温和强磁场测量解决方案。关于量旋科技：深圳量旋科技（SpinQ）扎根于量子计算领域，专注于桌面型核磁共振量子计算机、量子计算测控系统、以及量子计算相关软件的自主研发，推动量子计算的普及化和商业化，让量子计算改变世界。

Proteox 稀释制冷机关键特征：多用户多实验集成一体直流引线、高频同轴线、低温电子器件和样品都可完全集成到多个二级插件上，方便根据不同的使用需求装卸、修改和替换。 高通量接口通过丰富的直通通道接入实现了高输入/输出接口的能力。二级插件最多同时支持2个ISO100的通道，另外主体还支持最多2个KF40和2个KF25端口。 宽阔的实验空间直径达360毫米大尺寸混合室冷盘，结合垂直空间的增加，提供了一个更大的实验空间。冷盘间热导率可控牛津仪器专利设计的气隙热开关系统可主动控制各冷盘间的热导率。 可靠性和便利性全新的气体处理系统通过自动旁路系统提供更可靠和更长的维护周期。 磁体选件稀释制冷机和超导磁体均由牛津仪器设计、制造和服务支持。统一的软件控制和数据记录，为用户提供完全集成的系统。 可集成快速换样牛津仪器专利设计底部快速传样装置可直接安装在二级插件上，从而实现快速换样与超导磁体的耦合。 简洁、强大的软件基于网络的跨平台控制软件，可用于直观简单的系统控制和强大的系统日志可视化。创新点：新升级Proteox稀释制冷机增加侧面加载 “二级插件”模块设计，使用户可根据不同需求安装和更换样品、通信线路和电子器件，实现多用户多实验可集成一体，使用一台设备进行多项实验。相较于前代产品，全新设计的Proteox扩大了直通孔尺寸、冷盘间距，混合室冷盘直径也扩大50%。Proteox采用全新设计的跨平台控制系统，简单易用且服务便捷，同时可提供远程连接并且加强了数据可视化功能。牛津仪器专利设计的气隙热开关系统可自主调节各冷盘间的热导率。牛津仪器Proteox无液氦稀释制冷机

中科院物理所自主研发的10mK无液氦稀释制冷机原型机。　中科院物理所 供图 中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温，标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展，具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。　　作为中国低温实验技术和低温物理研究的发源地，中科院物理所曾在上世纪70年代末就成功研制中国第一台湿式稀释制冷机，实现最低33mK的极低温。面对新一轮量子科技竞争，中科院物理所再次组织力量联合攻关，完全自主研制国产无液氦稀释制冷机。中科院物理所在北京怀柔正在建设中的全新二代机。　中科院物理所 供图　　在历时两年半的研发过程中，科研团队先后攻克一系列工艺难题和核心技术难题，最终于6月24日晚，其自主研发的无液氦稀释制冷机原型机实现10.9mK的连续稳定运行，满足超导量子计算需要的条件，单冲程运行模式可低于8.7mK，基本达到国际主流产品水平，在解决量子计算关键核心技术问题、加快科技自立自强上迈出关键的一步。　　后续，科研团队将进一步优化无液氦稀释制冷机相关技术，固化工艺流程。同时，正在建设中的新一代制冷机将在易用性和稳定性方面达到进口产品水平，为中国的量子计算实验前沿研究提供有力支撑。　　中科院物理所科研团队介绍说，稀释制冷机是一种能够提供接近绝对零度环境的高端科研仪器，可广泛应用于凝聚态物理、材料科学、粒子物理乃至天文探测等科研领域。稀释制冷机为量子计算机的正常运行提供必要的极低温环境，是量子计算研究中不可替代的关键设备。目前中国此类仪器完全依赖进口，是亟待攻克的关键核心技术之一。　　无液氦稀释制冷机有别于传统的依赖液氦辅助降温的湿式稀释制冷机，不需要液氦辅助就可以实现仅仅高于绝对零度0.01度的极低温，可为量子计算机芯片提供用于维持量子态必需的极低温环境。目前，其他制冷技术在最低温度、制冷量和连续运行时间方面都还不能满足量子计算的需要。无液氦稀释制冷机是一种通用科学仪器，除了被广泛地应用于量子计算领域，还可应用于极低温物理实验、纳米材料研究，甚至可用于暗物质探索、引力波探测等粒子物理和宇宙学探测。

自1911年4月，H. K. Onnes在低温下发现汞的超导电性以来已有整整110年，超导和低温物理以其特的魅力吸引着无数研究者前赴后继。温度是基本的物理量之一，温度越低越便于发现和观察丰富的量子力学现象。对低温的追求推动着低温制冷技术在过去的一百年里不断发展，当今，科研工作者已经可以非常便捷地使用商用化的稀释制冷机实现mK超低温环境，因而也发现了众多前所未见的本征物理现象，量子相变（QPT）就是其中之一。量子相变是指0K下系统所处的量子基态性质随外界参数变化而发生的相变。20世纪80年代在二维超导体中发现的磁场或载流子密度调制的超导-缘体相变（SIT）和超导-金属相变（SMT）是量子相变的典型范例。严格意义上讲，量子相变是在零度下发生的相变，其量子临界涨落会影响到有限温区的物理性质，使得很多特殊的物理性质出现在量子临界点（QCPs）附近。近期由中科院上海微系统与信息技术研究所狄增峰研究员、谢晓明研究员、胡涛研究员等与北大王健研究员合作，在人工二维超导体系中观测到一种具有量子格里菲斯奇异性（Quantum Griffiths Singularity）的特殊超导-金属量子相变。该篇工作发表在Advance Science期刊上[1]。在该工作中，单晶石墨烯通过化学气相沉积到金属锗Ge(110)表面形成导电衬底，掩膜完成电制作后利用电子束蒸发法将20 nm厚的铅（Pb）沉积到单晶石墨烯上。由于两者浸润性差，因而沉积的Pb容易形成随机不规则分布的、不连贯的纳米岛，透射电镜和扫描电镜结果都验证了Pb纳米岛的构型，且单个Pb纳米岛内部晶格结构整齐无明显晶界。在10K以下，Ge(110)基底为缘体，而表面覆盖的单晶石墨烯提供了理想的二维电子气平台，使得超导Pb纳米岛之间建立二维耦合。类似基本约瑟夫森结的超导-金属-超导体系，Pb纳米岛/单晶石墨烯片层同样构成了约瑟夫森结阵列。从上图片层电阻随温度的演变曲线可以观测到明显的两阶段超导转变，分别对应Pb纳米岛的超导转变（Region II），以及更低温的约瑟夫森耦合效应超导转变（Region III）。通过对60mK~3.9K温度区间输运数据的细致采集和仔细分析，发现该Pb纳米岛/单晶石墨烯片层在超导-金属相变量子临界点附近的输运性质异常，表现为超导-金属相变临界参量随温度连续变化，形成一条临界线，在逼近量子临界点，临界磁场与WHH理论模拟值（上图c中虚线）存着显著差异，同时临界指数趋于量子临界磁场时发散，而不是通常认知的固定值，这正是量子格里菲斯奇异性的表现。在传统相变中，在逼近临界点时，各临界指数趋于常量，而格里菲斯奇异性的存在，导致各临界指数不再保持为常数，而呈现发散趋势。格里菲斯奇异性来源于系统的无序或涨落在临界点附近对系统的相变行为产生的非平庸影响。在系统从无序相到有序相的转变中，较强的随机无序或涨落导致系统还未到达临界点时就以一定概率出现趋近热力学临界尺度的有序相。这些大块连通的有序区域使得系统的热力学势达到相变点以前就已出现奇异行为，从而导致系统各临界指数在临界点处呈现发散趋势[2]。早在低维超导体系中发现和证实量子格里菲斯奇异性的存在是由北京大学王健研究组与谢心澄院士、林熙研究员、王垡研究员、马旭村研究员、薛其坤院士等人合作完成，在三个原子层厚（小于1纳米厚）的镓（Ga）薄膜中发现了二维超导-金属相变具有格里菲斯奇异性，该工作发表在Science上[3]。此后王健研究组与谢心澄院士、林熙研究员和北京师范大学刘海文研究员等人合作在超薄晶态铅膜中发现了反常量子格里菲斯奇异性的存在，该工作发表在Nature Communication上[4]。 量子相变的细致研究与低温制冷技术的发展密不可分，前文提到的多篇工作的mK温区数据均采用了Quantum Design的综合物性测量系统的稀释制冷机选件(DR)。该选件可以实现样品处50mK低温环境，大的拓展了PPMS系统的研究范畴。DR选件简单易用，与PPMS平台无缝连接，并与PPMS平台的测量应用软件完全兼容。DR选件出厂时已经密封了He3和He4的混合气体，运行时只需将样品安装到样品台，再将DR选件插杆插入样品腔，控制程序自动降温到50mK，不需要额外的操作。与此同时，DR选件又是完全立的，所有组件都被整合到一个推车上，在不使用DR选件时能够简易从样品腔取出安置和收纳，完全不影响系统其他测试选件的使用。简单易用和完全闭循环的设计使PPMS系统的DR选件成为实验室mk低温获得的有效工具，不仅如此，多样化的兼容选件可直接实现低温下的各种测量功能，包括直流电阻测量，高电输运ETO测量，比热HC测量以及交流磁化率AC测量。相对于常规商用低温测量设备而言，PPMS系统及其低温组件有着较低的学习门槛，易于上手。即便是初次接触低温实验的用户也能在较短时间内掌握使用技巧。让一个新手能够很快的掌握测量技术，使大家有更多的精力和注意力集中在科学问题上，而不是技术手段上，这是对科学方面生产力的释放。Quantum Design以其专业精神，致力于为科研工作者提供便捷优质的专业设备，用户的选择与认可也是我们一直前行的不竭动力。 参考文献：[1]. X. Han et al., Disorder-Induced Quantum Griffiths Singularity Revealed in an Artificial 2D Superconducting System. Advanced Science 7, 1902849 (2020).[2]. S. Ye, J. Li, J. Wang, High-temperature superconductivity and quantum Griffith singularity in two-dimensional crystal. SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica 48, 087406 (2018).[3]. Y. Xing et al., Quantum Griffiths singularity of superconductor-metal transition in Ga thin films. Science 350, 542 (2015).[4]. Y. Liu et al., Anomalous quantum Griffiths singularity in ultrathin crystalline lead films. Nature Communications 10, 3633 (2019).

2022年12月31日，安徽大学完全自主研发的量子计算用极低温稀释制冷机，经过反复严格测试，连续循环运行最低温度达到9.2mK，同时获得435μW@100mK, 671μW @120mK的制冷量，已经达到国际主流产品的水平，满足了量子计算的温度和冷量需求。该设备的研发成功，标志着我国完全掌握量子计算用极低温稀释制冷机关键核心技术，解除了我国在相关领域长期受制于人的“卡脖子”局面，为建设科技强国贡献安大人的力量。仪器照片极低温稀释制冷机是一种能够提供接近绝对零度的低温环境的高端科研仪器，是现代量子科学研究与量子技术发展的关键核心设备之一，广泛应用于量子功能材料与器件以及新奇量子现象的探索，为量子计算机提供必须的极低温环境。目前，我国量子计算用极低温稀释制冷机完全依赖于从英、美、芬兰、荷兰等国家进口。随着量子计算等高科技领域竞争的日趋激烈，该设备已逐渐成为遏制中国科技发展的禁运产品。因此，我国迫切需要具有自主知识产权、完全国产化的极低温稀释制冷机。研发团队安徽大学利用“双一流”学科建设的契机， 面向世界科技前沿，面向国家重大需求，瞄准量子计算关键设备的“卡脖子”技术——极低温稀释制冷机进行攻关。安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授团队王绍良研究员利用安徽大学材料科学与工程的“双一流”学科优势，经过数轮攻坚，解决了大摩尔流量条件下极低温流体热交换效率低的技术难题，研发出具有超大比表面积的极低温高效换热部件，同时实现了相关核心部件的完全自主研发。

2023年7月8日，由中国材料研究学会主办的中国材料大会2022-2023在深圳国际会展中心开幕。据悉，本届中国材料大会系首次在深圳举办，大会聚焦前沿新材料科学与技术，设置77个关键战略材料及相关领域分会场，三天会期超1.9万名全国新材料行业产学研企代表齐聚鹏城，出席大会。会议同期，大会组委会还在会展中心17号馆举办了国际新材料科研仪器与设备展览会。展会现场，仪器信息网就参会感受、解决方案、行业发展趋势等话题采访了中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟。据介绍，量子计算的发展对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求，当前有数家，甚至十余家在投入精力开发。当前国内能用的最基础版本的是400-500μW，而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了，甚至开展了10mW的研究，比如IBM的10mW的设备已经用起来了。此外，林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。巢伟表示，中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。以下为现场采访视频：

制冷剂是制冷系统中的关键组成部分，它在制冷循环中不断地进行蒸发和凝结，从而实现热量的转移。制冷剂气体用途广泛，包括住宅、商业和工业空调应用以及汽车空调中的供暖、通风和空调（HVAC）系统。还有食品和饮料行业、制药业、化学品储存和冷链物流等，各行各业使用的制冷系统及某些需要冷却或制冷的工业流程（如化工制造和石油提炼），制冷剂同样至关重要。制冷剂应用广泛因此其泄漏状况就无法避免制冷剂系统发生泄漏会导致环境问题、能源效率降低和潜在安全隐患那么，该如何预防减少其泄漏事故的发生呢？制冷剂泄漏的危害与检测困难众所周知，R22（二氟一氯甲烷）等许多制冷剂已被证实会破坏地球臭氧层，而R32（二氟甲烷）和氨等其他制冷剂虽然更加环保，但若被大量释放至大气中，依然会产生负面影响。氨泄漏还会危害人类健康。因此，检测制冷剂系统的泄漏对于保护环境、提高能源效率、维持系统性能、保障安全和遵守法律法规至关重要。制冷剂泄漏的规模可能很小，难以轻易检测，而且往往发生在错综复杂的管道网络、连接点、阀门处甚至设备内部。制冷剂系统的某些部件可能位于密闭或难以触及的空间内，使检查和接触潜在泄漏点变得尤为困难。暖通空调（HVAC）和制冷系统中使用的许多制冷剂具有易挥发性，挥发速度极快，一旦泄漏，就可能会在被检测到之前完全散逸，因此检测泄漏困难重重。鉴于制冷剂挥发速度极快，必须采用及时高效的泄漏检测方法。制冷系统大多在嘈杂环境中运行，尤其是在工业环境中。机械、通风系统或其他设备产生的背景噪声会干扰泄漏检测工作。实施泄漏检测措施，尤其是针对大型系统或复杂装置实施泄漏检测可能耗费大量成本和时间，还有涉及到设备的升级改造或专业工具和技术的使用规范等，因此在资源分配和检测期间的停机时间安排方面会给公司带来更多挑战。制冷剂泄漏高效检测：声波成像制冷剂系统的定期泄漏检测对于防止破坏环境、保障能源使用效率和维持系统可靠性至关重要。声波成像技术可高效精确定位制冷剂泄漏，进而有助于及时维修，并将与此类泄漏相关的潜在安全风险降至最低。声波成像仪是一种非常适用于制冷剂泄漏检查的工具，因为即使在大型设施内或在周围存在嘈杂机械的情况下，它也能检测到微量制冷剂泄漏产生的独特声音。声像仪的佼佼者：FLIR Si124FLIR Si124系列声像仪内置124枚麦克风，接收频率范围在2kHz至65kHz（范围可调整），其可根据波形过滤工作环境中的背景噪音，识别气体泄漏的声音特征，精确定位目标微小气体泄漏。搭配FLIR专为其开发的Si插件（声学插件），用户可将声像图导入FLIR Thermal Studio分析软件中， 进行离线编辑、分析和创建高级报告，省事省力省心！选择FLIR声像仪的优势★ 及时定位隐蔽制冷剂泄漏，节省时间、能源和成本；★ 及早检测出泄漏，杜绝计划外的停机，提高生产效率；★ 可快速扫描大型设施、复杂设备和难以触及的空间；★ 即使在嘈杂环境中也能准确定位关键问题；★ 杜绝制造流程中制冷剂泄漏导致的缺陷，保障产品质量；★ 及早检测出潜在的危险氨泄漏，保障操作人员的安全；★ 操作简单，只需简单培训，即可轻松整合到维护周期中。；★ 可实现无中断检测；★ 防止有害制冷剂释放到空气中，有助于将对环境的影响降至最低；★ 具备基于人工智能的分析功能，可为维护和修理计划提供实时结果和诊断建议。用于气体泄漏检测的FLIR声像仪目前有两个版本，详情戳这里：详细对比Si124-LD与Plus版FLIR Si124系列声像仪让制冷剂泄漏的苗头扼杀在摇篮里它是企业节约成本和保障安全的一大利器

2013年7月1日华盛顿消息，美国环境保护局(EPA)警告个人业主、丙烷制造商和销售商、家装承包人和空调技术人员与在家用空调系统中使用丙烷(propane)或其他未经批准的制冷剂有关的潜在安全风险。　　EPA正调查丙烷销售以及作为HCFC-22 (R-22) 的替代物使用的情况，HCFC-22 是在家用空调系统中广泛使用的制冷剂。家用空调系统的设计并不适用丙烷或其他类似易燃制冷剂的应用。这些物质的使用可能会给个人业主和维修人员带来火灾或爆炸危害。　　EPA了解到在海外和美国境内都有发生个人因在空调系统中使用丙烷或其他未经批准的制冷剂而导致受伤的事故。EPA正在调查并将在适当的时候采取强制行动。其他未经批准的制冷剂包括R-290、22a、22-A、R-22a、HC-22a和CARE 40。　　之前EPA并没有允许在任何种类空调中使用丙烷或其他碳氢化合物制冷剂。个人业主和技术人员只限于在明确专门设计使用这些物质，并正确标记警告技术人员其中含有易燃物质的设备中使用丙烷或其他碳氢化合物。现在EPA已允许在明确设计使用易燃碳氢化合物制冷剂的工业制冷设备以及新的单机零售食物冰箱和冷库中使用丙烷以替代R-22。　　根据蒙特利尔议定书(the Montreal Protocol)R-22已经逐被步淘汰生产和进口，该环境议定书旨在减少并最终淘汰臭氧层消耗物质的使用，并向全球所有国家开放签认。EPA的显著新替代方案(Significant New Alternatives Policy ，SNAP)项目针对环境改善、卫生安全概况已经列出大量制冷剂清单，并持续评估用于替代R-22和其他臭氧层消耗物质的其他制冷剂。

2013年7月1日华盛顿消息，美国环境保护局(EPA)警告个人业主、丙烷制造商和销售商、家装承包人和空调技术人员与在家用空调系统中使用丙烷(propane)或其他未经批准的制冷剂有关的潜在安全风险。　　EPA正调查丙烷销售以及作为HCFC-22 (R-22) 的替代物使用的情况，HCFC-22 是在家用空调系统中广泛使用的制冷剂。家用空调系统的设计并不适用丙烷或其他类似易燃制冷剂的应用。这些物质的使用可能会给个人业主和维修人员带来火灾或爆炸危害。　　EPA了解到在海外和美国境内都有发生个人因在空调系统中使用丙烷或其他未经批准的制冷剂而导致受伤的事故。EPA正在调查并将在适当的时候采取强制行动。其他未经批准的制冷剂包括R-290、22a、22-A、R-22a、HC-22a和CARE 40。　　之前EPA并没有允许在任何种类空调中使用丙烷或其他碳氢化合物制冷剂。个人业主和技术人员只限于在明确专门设计使用这些物质，并正确标记警告技术人员其中含有易燃物质的设备中使用丙烷或其他碳氢化合物。现在EPA已允许在明确设计使用易燃碳氢化合物制冷剂的工业制冷设备以及新的单机零售食物冰箱和冷库中使用丙烷以替代R-22。　　根据蒙特利尔议定书(the Montreal Protocol)R-22已经逐步被淘汰生产和进口，该环境议定书旨在减少并最终淘汰臭氧层消耗物质的使用，并向全新替代方案(Significant New Alternatives Policy ，SNAP)项目针对环境改善、卫生安全概况已经列出大量制冷剂清单，并持续评估用于替代R-22和其他臭氧层消耗物质的其他制冷剂。

CO2环保制冷剂在欧盟F-gas新规中的应用 ——Memmert新环保制冷系列产品发布 Memmert在ACHEMA2018上推出了采用CO2（R744）作为制冷剂的系列产品：ICHeco 与ICPeco，这是两个新系列不但是环境友好型，而且，跟温室气体制冷箱体更加高效。 CO2制冷剂气候中性 伴随着合成制冷剂的淘汰进程推进，Memmert正在扩充其环境友好型温控箱体的范围，在此之前数十年间Memmert已经依托Peltier技术推出了无需制冷剂的HPP环境测试箱及IPP/IPS低温培养箱，并逐渐形成完整的产品系列。 GWP值（全球变暖潜能）被用来衡量废气对地面附近大气层变暖（温室效应）的影响程度大小，Memmert ICHeco/ICPeco系列立即使用的制冷剂CO2（R744）的GWP值仅为1，因此实际上是气候中性的。 相比之下，制冷剂R134a的GWP高达1430，以100年为跨度考察，在其排放到空气中引起的温室效应是CO2的1430倍。此外，R744不含氯，既不可燃，也无毒，不会造成臭氧层变薄，也不需要处理或回收。这是工业过程的副产品，这就是生产所消耗能源要远比合成含氟制冷剂要少的多的原因所在。欧盟含F气体F-gas法规促使转变 欧盟关于含氟气体F-gas气体新法规旨在到2050年将含氟温室气体的排放量比1990年削减90%。措施包括逐步减少交易量和颁布销售禁令。例如，从2022年1月1日起禁售GWP大于150的商用冰箱制冷剂。“Memmert第一时间做出了反应，以下几个原因，”Memmert研发部门负责人Stefan Kaufmann解释说。“一方面，我们的新款环保箱体有利于改善客户的环境资产负债表，另一方面，它们实际上是免维护的，并且在改善制冷效能方面表现突出。“ICH750eco对比的测量实验结果，显示其平均温升速率快出20%（22℃环境温度）。 ICHeco与ICPeco这两个系列产品还装配有业已验证有效的空气夹套系统。封闭的夹套系统拥有许多优点，适应范围广，可供温湿度环境模拟用。 关于美墨尔特（Memmert）全球领先的温控箱体领导品牌德国美墨尔特（Memmert）成立于1933年。近九十年来，美墨尔特一直致力于精确温控箱体的研发和生产,并引领箱体的发展方向与潮流。公司同时拥有悠久的半导体控温技术(Peltier)经验，为仅有的全系列半导体技术温控箱体制造商。产品包括二氧化碳培养箱、恒温恒湿箱、光照培养箱、低温培养箱、环境测试箱、真空烘箱、通用烘箱、灭菌箱、生化培养箱、超低温冰箱、至尊水浴油浴等。2010年9月11日，德国美墨尔特（Memmert）大中华区全资子公司——美墨尔特(上海)贸易有限公司在上海成立，现在北京、南京及广州设有代表处。“至尊品质，追求卓越，永不妥协”！

全新升级的Proteox稀释制冷机新增侧面加载的 “二级插件”模块设计，使用户可根据不同需求安装和更换样品、通信线路和电子器件，通过简单替换就可在一台设备上进行多项实验。切换轻松二级插件模块化，使实验切换和升级更方便；具有独立支撑结构，可整体进行修改和维护；侧面更换实验接线，不额外增加实验室高度要求； 换样快捷60mm和72mm两种直径样品托；15分钟内即可更换样品；支持一键自动降温至最低温；可集成大孔径超导磁体；操作简单基于网络的跨平台控制软件，您可随时通过移动端查看监控；允许外部编程控制，无缝融入实验；可视化的系统日志；本次发布的是Proteox系列的首款产品，整个系列都将采用相同的模块化布局，实现未来低温实验设备之间的相互兼容，让科学研究更加灵活便利。

近年来，随着科学技术的迅速发展，低温技术越来越普遍地深入到科研、医疗以及工业等各个领域当中，其中GM制冷机技术及生产工艺的成熟化也是推动这些领域前进的根基。GM制冷机是1959年由吉福特和麦克马洪发明，其原理是在简单的空调压缩机的基础上进行的一系列改进，具有结构简单、性能稳定的特点，也是目前使用为广泛的低温制冷机设备。然而，氦气本身属于稀缺资源，加上美国对氦气出口的管控，同时将氦气作为战略储备资源等原因，导致氦气价格居高不下，使得相关领域的科学研究及生产的成本在大大增加。在国内，许多课题组由于液氦成本问题，不得不搁置了很多非常有前景的研究课题。因此，如何实现氦气回收以及液化，如何为科研生产等大程度节约成本，成为了先进设备命题的重中之重。图一： Advanced Technology Liquefiers2013年，Quantum Design公司与GWR公司和萨拉戈萨大学联合推出了具有高压快速液化的智能型氦液化器ATL。该氦液化器能够在单个GM制冷机冷头的支撑下实现日均25L的氦液化效能，使得冷头式的氦液化器效率达到了前所未有的高度。此外，其智能化的设计和直观的操作体验，对低温设备没有操作经验的人员也非常的友好，简化了传统式氦液化器的诸多繁琐步骤，受到了广大低温用户的好评与赞赏。值得欣喜的是，本月初，Quantum Design公司达成了全球 ATL 100套的里程碑式记录，该套系统将发往斯坦福大学，即将用于低温超高真空STM系统的液氦回收工作。图二：全球100套氦液化器及500套HAC制冷机压缩机里程碑的庆祝活动GM制冷机是包括氦液化器在内的许多低温设备的心脏，而GM制冷机的压缩机部分又是整个GM制冷机的核心，Quantum Design公司从10余年前就一直致力于提高压缩机的效能，从PPMS EverCool的可变频式压缩机，到VersaLab系统的低功耗高效压缩机一直都由我们一手研发生产。此外Montana Instruments公司的超精细低震动光学恒温器也一直采用QD公司制造的HAC系列压缩机，并争取到了广大客户的一致好评。同样在这个月初，我们也迎来了Quantum Design公司500套 HAC系列 压缩机系统服务大众的里程碑。经过低温领域长达35年的探索，Quantum Design公司希望能够运用这些长久沉积累的测量经验和技术精进，为越来越多的科研工作者提供便利和服务！相关产品链接：1. 智能型氦液化器 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C180307.htm2. 完全无液氦综合物性测量系统 PPMS DynaCool http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C18553.htm3. 集电磁热测量于一体的多功能VSM-VersaLab http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C19330.htm4. 磁学测量系统-MPMS3 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C17089.htm5. 美国Montana无液氦超低振动低温光学恒温器 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C122418.htm

全二维气相色谱(comprehensive two-dimensional GC, or GC×GC)作为一种全新的色谱分离手段，具有分离能力强，峰容量大，定性有规律等优点。目前已经开始应用在石油化工、环境监测、天然产物分析、食品卫生、生物医药等行业，是复杂样品和痕量样品分析的强大武器。全二维色谱最核心的部件调制器可分为气流式调制器(flow modulator)和热调制器(thermal modulator)。相比气流式调制器，热调制器调制性能更加优异，而且可以直接连接质谱，是当前最主流的调制技术。市场上的热调制器普遍采用气流喷射调制方式，利用液氮或压缩空气以及热空气对色谱炉膛内的调制色谱柱进行冷却和加热，附属设备较多，运行和维护费用较高。加上居高不下的系统价格，使全二维气相色谱技术目前仅限于一些高端实验室和较前沿的科研应用，难以向广大中低端用户和常规检测普及。　　雪景科技经过多年的研发，成功推出了全球首款采用半导体制冷元件的商业化固态热调制器(SSM)，使全二维气相色谱(GC×GC)彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。独特的机械和热管理设计保证了产品与目前主流热调制器相当的调制性能。其小巧的结构和方便的操作极大地简化了GC×GC技术的使用难度和运营成本。由于采用了模块化设计，用户可以方便地将该调制器安装到任意气相色谱平台上，配合专业的全二维色谱数据处理软件，将常规的一维气相色谱升级成全二维气相色谱系统，极大提高现有系统对复杂样品的分析能力。另外，由于该热调制器体积小巧能耗低，可以和其他在线式或者便携式色谱进行联用甚至集成，第一次实现全二维气相色谱在在线监测和野外分析中的应用，为我国日益增长的环境、食品和化工检测需求提供一种全新的技术手段。固态热调制器　　雪景科技是一家致力于推广和普及全二维气相色谱技术的公司。主要产品包括全二维气相色谱调制器、全二维色谱数据处理软件、以及全二维气相色谱系统构建和维护、应用解决方案和技术支持等。全二维气相色谱系统

冷水机的制冷循环有单级压缩制冷循环和双级压缩制冷循环。单级压缩制冷循环比较常用，在此就不再解释了。 那么什么是 冷水机的双级压缩制冷循环呢？所谓双级，是指：从蒸发压力到冷凝压力通过两级进行压缩的机械式压缩制冷循环，主要是通过双级压缩型工业冷水机来实现的。 冷水机的双级压缩制冷循环是在单级压缩制冷循环的基础上发展起来的。双级压缩型工业冷水机的工作原理：压缩过程分为两个阶段，第一个阶段：来自蒸发器的制冷剂蒸气在低压级压缩机中进行压缩，然后进入中间冷却器进行冷却；第二阶段，制冷剂蒸气进入高压级压缩机压缩到冷凝压力。 冷水机的双级压缩制冷循环的组成可按以下两种方式： 1、单机双级压缩机：由一台压缩机组成，其中几个气缸作为高压缸，其余几个气缸作为低压缸，这种缸数的比例一般是1:3，或者是1:2，这类压缩机通常称为单机双级压缩机。 2、双机双级系统：由两台压缩机组成的，其中一台为低压级，另一台为高压级； 按照节流和冷却方式，冷水机双级压缩制冷循环的可以分为：双级压缩一级节流循环和双级压缩两级节流循环。一级节流：是指冷凝压力直接节流到蒸发压力。两级节流：是指制冷剂先从冷凝压力节流到中间压力，然后由中间压力节流到蒸发压力。 对于工业冷水机组制冷循环的中间完全冷却，则是指将低压级的排气冷却成中压下的干饱和蒸气，如果只降低温度而并没有达到饱和状态时，我们称之为中间不完全冷却。 采用一级节流时制冷工质液体直接从冷凝压力节流到蒸发压力，故可以利用其压力差实现远距离或高处供液，而且也便于调节，因此它的应用较为广泛。 文章原创:上海田枫实业有限公司 www.tfsye.com上海田枫实业有限公司,专业生产各类制冷设备，包括层析冷柜,冻干机，冷水机，超低温冰箱，恒温槽等，一流的专业，一流的服务，上海田枫是您的最佳选择！

近日，上海技物所党海政研究员课题组以四级高频脉冲管循环作为前级、JT循环作为终端的复合制冷循环实验方案，获取了迄今为止公开报道的基于多级高频脉冲管耦合JT的复合制冷循环实际获取的最低温度——1.36 K。在此基础上，该团队针对目前获取2 K以下温度的具体实践均需使用昂贵而稀缺的氦-3工质，严重阻碍实用化推广的缺点，提出了以氦-4为唯一工质的创新复合制冷循环方案，并进一步联合上海微系统所尤立星团队，将以氦-4为唯一工质的复合制冷机应用于冷却实际的超导纳米线单光子探测器（SNSPD），通过对系统探测效率和暗计数率等关键指标的实测，结果表明该制冷机可以为SNSPD提供1.84 K工作温度和良好电环境，使其保持稳定可靠的工作状态。以上研究结果为该类复合制冷循环技术在未来的空间应用和进一步实用化奠定了重要基础，相关成果先后发表于低温和超导领域国际期刊《Cryogenics》、《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》及国内综合性学术期刊《科学通报》上。 相关工作得到国家自然科学基金、上海市“量子信息技术”市级重大科技专项、上海市产业协同创新项目以及上海市科技创新行动计划项目资助。上海量子科学研究中心、上海铂钺制冷科技有限公司、中科院上海微系统与信息技术研究所、赋同量子科技（浙江）有限公司、中国科学院大学等作为合作单位给予了重要支持。上海技物所1~2 K温区复合制冷机典型实物图：(a)系统整体布置 (b) 低温端细节 【附】相关已发表的系列学术论文链接如下：（1）以氦-4为唯一工质的1.8 K复合制冷机：https://engine.scichina.com/doi/10.1360/TB-2021-1305 （2）复合制冷循环获取1.36 K的实验验证：https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2022.103452 （3）工作于1 K温区的复合制冷循环理论：https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2021.103282 （4）复合制冷循环获取1.52 K的实验结果：https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3060357 （5）3.3 K四级高频脉冲管循环理论研究：https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.103014 （6）3.3 K四级高频脉冲管循环实验验证：https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.103015 （7）三级高频脉冲管循环理论与实验：https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2018.05.005