穆斯堡尔谱用制冷机

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。

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。

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”。

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

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。

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”！

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

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

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。

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

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。

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).

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。

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

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：

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

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。

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

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

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

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。

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！

多年来，科学家、研究人员和研发专家热衷于将红外热像仪运用在广泛的应用领域中，包括工业研发、学术研究、无损检测(NDT)和材料检测，以及国防与航空航天等。但是，并非所有的红外热像仪均具有同等的品质功能，或者可用于一些专门的应用。譬如，要想获得精确的测量值，则需要配备高速定格动画功能的先进红外热像仪。今天，小菲就教大家如何选择制冷型和非制冷型红外热像仪！各有千秋制冷型红外热像仪先进的制冷型红外热像仪配有集成低温制冷机的成像探测器。这是一款可将探测器温度降低至制冷温度的设备。为了将热噪声降至场景成像信号水平之下，探测器温度的下降必不可少。制冷型红外热像仪是最敏感型红外热像仪，可探测物体间最细微的温差。它们工作在光谱中波红外(MWIR)波段和长波红外(LWIR)波段，因为从物理学角度来讲在这些波段热灵敏度较高。热灵敏度是指信号变化相对于目标温度变化。热灵敏度越高，就越容易探测那些目标温度与背景差异不大的场景。FLIR A6700sc是一款科研级中波红外锑化铟热像仪，能生成细节丰富的327,680像素热图像。非制冷型红外热像仪非制冷型红外红外热像仪是一款其中配备的成像探测器无需低温制冷的红外热像仪。常见的探测器设计基于热释电探测器，这是一种拥有较大温度测量系数的小型氧化钒电阻，表面积较大、热容量低，以及热绝缘效果佳。场景温度变化会导致红外探测器温度变化，从而将转化为电信号，并经过处理产生图像。非制冷型探测器用在长波红外(LWIR)波段中，与地面温度类似的目标在该波段中放射出的红外热能最多。相比制冷式探测器，非制冷型探测器的制造步骤更少，产率更高，真空包装成本更低，而且非制冷型红外热像仪无需极其高昂的低温制冷机设备。非制冷型红外热像仪配有较少的活动部件，在类似的工作条件下，其往往较制冷型红外热像仪具有更长的使用寿命。FLIR T650sc配备一台非制冷型氧化钒（VOx）微测辐射热计探测器，能生成640×480像素的热图像。非制冷型红外热像仪展现的优势带来了两难的问题：研发/科学应用什么时候使用制冷型红外热像仪？答案是：取决于应用需求。实例对比如果你想要发现微小的温差变化，需要图像质量，拍摄快速移动或发热目标；如果你需要看清热变化过程，或者测量极小目标的温度；如果你希望在非常明确的电磁波谱部位可见热对象；抑或你希望将红外热像仪与其他测温设备同步工作，制冷型红外热像仪则是适合你的仪器。01速度制冷型红外热像仪的成像速度快于非制冷型红外热像仪。高速热像成像的曝光时间可达到微秒，能够停止动态场景的表观运动，并可捕获每秒62,000帧以上的帧速率。其应用包括热分析和动态分析喷气式发动机涡轮叶片、汽车轮胎或安全气囊检测、超音速弹丸，以及爆炸等。制冷型红外热像仪具有极快的响应速度，并充分利用全局快门优势。这意味着它们能够同时读出所有的像素，而并非如非制冷型红外热像仪一样逐行读取，从而使制冷型红外热像仪能够捕获清晰的图像和对移动物体进行测温。这些红外图像对比了以20 mph速度旋转的轮胎的拍摄效果。左边这张是用制冷型红外热像仪拍摄的。您可能会觉得轮胎并未在转动，但这是制冷型红外热像仪在极其高速条件下的拍摄结果，它会“定格”轮胎的转动。非制冷型红外热像仪的拍摄速度太慢，无法捕捉到轮胎旋转时使得轮辐显得透明的瞬间。02空间分辨率下面热图像对比了采用制冷型和非制冷型红外热像仪系统可实现的特写放大效果。左边的红外图像是用带4倍近焦镜头和像元间距13μm制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的，其光斑尺寸为3.5μm。右边的红外图像是用带1倍近焦镜头和像元间距25μm非制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的，其光斑尺寸为25μm。由于传感红外波长较短，制冷型红外热像仪通常具有比非制冷型红外热像仪更强的放大功能。由于制冷型红外热像仪的灵敏度更高，因此可使用带更多光学元件或更厚元件的镜头而不降低信号噪声比，从而提升了放大功能。03灵敏度制冷型红外热像仪灵敏度改善带来的价值往往并不显而易见。为了对比灵敏度的优势，我们做了一个快速的灵敏度实验。我们将手按在墙上停留几秒钟来创建手印的热图像，以此进行对比。开始的两张图像显示了手移开瞬间的手印。第二组图像显示了两分钟后手印的热特征。您可看见：制冷型红外热像仪仍能捕捉手印的大部分热特征，而非制冷型红外热像仪仅能捕捉其部分热特征。显而易见，制冷型红外热像仪比非制冷型红外热像仪能检测到更细微的温差，其检测的持续时间也更长。这意味着：制冷型红外热像仪能更清晰地显示被测目标的细节，并能帮助您检测到最微弱的热异常。04光谱滤波制冷型红外热像仪优势之一是能够轻松进行光谱滤波，以便侦测细节和测温，而这两点使用非制冷型红外热像仪则难以做到。实例一：我们使用了滤片，将其置于镜头后的滤片支架内或者内置在杜瓦探测器组件内，以便让火焰完整成像。过去，终端用户希望测量和表征火焰内的煤颗粒的燃烧现象。借助“看穿火焰”的光谱红外滤片，我们对制冷型红外热像仪进行了光谱波段滤波处理，在该波段中火焰为穿透式，因而我们能够对煤颗粒进行成像。图一为不带火焰滤片拍摄的图像，我们看到的都是火焰本身。第二张图为带火焰滤片拍摄的图像，我们能够清晰地看清煤颗粒燃烧情况。05同步精确的红外热像仪同步和触发功能使红外热像仪成为高速、高热灵敏度应用的理想之选。通过快照模式工作，FLIR A6750sc能够同步捕捉热活动中的所有像素。这对于监测快速移动物体时尤其重要，在这种时候，标准的非制冷式红外热像仪会使图像变得模糊。图中的图像即是良好的示例。在该例中，我们扔下一枚硬币，并通过传感器触发红外热像仪拍摄图像。两次抛扔相同硬币时，同时触发红外热像仪，你每次都会看到物体处于相同的位置。借助非制冷式红外探测器红外热像仪，你根本无法捕获硬币，因为其无法触发此类型探测器。如果不走运的话，图像可能模糊不清。FLIR红外热像仪配备制冷型探测器的红外热像仪比配备非制冷型探测器的红外热像仪具有更多优势，但是这类热像仪价格更昂贵。FLIR高性能制冷型红外热像仪有FLIR A6750sc、A8300sc、SC6000、SC7000、SC8000、X6000sc和X8000sc，它们在红外中波和红外长波光谱波段中具有超快速、超灵敏性能，而FLIR A6250sc则可在近红外光谱波段中操作。FLIR还提供各种非制冷式红外热像仪，包括入门级桌面实验套件和像FLIR T650sc一样的高端系统。专用镜头和软件将让您的红外热像仪解决方案满足特定的应用。选择制冷型与非制冷型红外热像仪主要是根据您的用途

随着全球对环保和能效的日益重视，制冷系统的能效和稳定性成为了关注的焦点。在这一背景下，电子冷媒压力表能够提供精确的压力和温度数据，成为了优化制冷系统运行、提高能效以及减少能源浪费的关键工具。01传统机械冷媒表性能单一精度差在制冷系统的安装以及维护过程中，操作人员需要观察蒸发压力、冷凝压力、过热度、过冷度等系统的关键运行参数，来判断系统是否存在潜在故障源，从而快速准确地定位并修补系统。冷媒压力表，也称制冷剂压力表或加氟表，主要用于检测系统冷媒不同阶段的压力值，方便工作人员掌握设备的运行状况，在空调热泵调试维修过程中被广泛应用。传统机械冷媒表虽然能够满足基本的测量需求，但在精度、功能、操作便捷性等方面存在明显的不足。它们容易受到环境温度和压力变化的影响，导致测量结果不准确。此外，传统机械表通常仅限于测量压力，无法同时测量温度等其他重要参数。随着制冷技术的不断进步，电子数显冷媒压力表逐渐崭露头角。华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表，就是一款高精度、高量程、多用途的专业型冷媒测试数字压力表，用户可以比以往更快、更可靠和更灵活地处理制冷系统和热泵上的所有测量。02多功能冷媒表让制冷更高效更环保华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表在空调冷媒循环系统的检测和维护方面表现出色，支持压力测试、温度测试、真空负压测量，覆盖了40种常用制冷剂特性参数测量。1压力测试压力测量可用于检查制冷系统的泄露密封性。使用传统冷媒表测量气密性，测量数值往往会受到环境温度影响而变得巨大，测量人员只能选择特定环境条件或者花费很长的测量时间。DT-8921电子冷媒压力表测量范围广泛，高压承压达到800PSI，量程从0至500PSI，测量精度为±1PSI，分辨率达到0.1PSI。有两个带温度补偿的高精度宽量程电子压力传感器，可以有效降低温度对测量的影响，快速、准确地测量高低压。2真空负压测量抽真空是空调安装维护过程中的重要步骤，它主要是为了清除系统中的不凝性气体以及水分。很多制冷系统在运行一段时间之后，发现压力偏高，电流偏大，这些可能是系统抽真空没有彻底的原因。DT-8921电子冷媒压力表在测量常规压力的同时也能测量制冷系统的真空负压。同时还能从屏幕上看到水分蒸发温度、环境温度以及它们的差值，实现制冷系统及热泵抽真空过程中精确可靠的测量。3温度测量压缩机长时间过热不仅会降低电机绝缘性能和可靠性，还会降低润滑能力，导致润滑油碳化和酸解。DT-8921电子冷媒压力表温度测量范围-40~204°，精度±1℃，分辨率0.1℃，有两个外接钳式温度探头接口，将探头夹在压缩机的进气口和排气口处，可以快速检测两处温度差，判断压缩机是否过热。可以同时连接3个温度探头，同时测量周围环境温度。华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表还具备自动检测蒸发和冷凝温度，自动热泵模式无需切换制冷剂软管等功能。适用于各种制冷系统，如HVAC空调系统、汽车空调系统、热泵等，能够满足抽真空、冷媒填充、保压测试等维护工作的需求。在全球追求环保和能效的时代背景下，华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表不仅是制冷系统和热泵维护的得力助手，更是推动行业进步的重要力量。选择华盛昌，就是选择专业、高效与可靠的测量解决方案，为制冷行业的可持续发展注入新的活力。

瑞士巴塞尔大学物理学家开发出一种新的制冷技术，用超冷原子气体作制冷剂，把一种膜振动冷却到绝对零度以上1摄氏度之内。这一技术可用于给量子机械系统制冷，有望让量子物理实验系统变得更大，并带来新的精密检测设备。相关论文发表在最近的《自然· 纳米技术》杂志上。　　超冷原子气体是目前最冷的物质之一，是用激光束把原子陷落到一个真空室内，使它们运动得越来越慢，由此温度达到绝对零度以上不足百万分之一摄氏度。在这种温度下，原子服从量子物理法则：它们就像一个个小波包那样来回运动，能同时处在多个位置并互相叠加。目前已有许多技术利用了这些特征，如原子钟及其他精密检测仪器。　　在新研究中，巴塞尔大学物理系教授菲利普· 图特莱恩领导的研究小组就是用这种超冷气体作为制冷剂，把一块1毫米见方的振动膜冷却到绝对零度以上不足1摄氏度。据物理学家组织网近日报道，该膜是一块50纳米厚的氮化硅膜，上下振动就像一面小鼓的鼓皮。这种机械振动是永远不会完全静止的，它表现了一种热振动，取决于膜的温度。　　由于原子极微小，迄今造出的最大原子云也只有几十亿个超冷原子组成，比一粒沙子包含的粒子数还少，所以原子云制冷的力量极为有限。　　&ldquo 这里的诀窍是，希望膜以何种模式振动，就把原子的全部制冷力量都集中到这种振动模式上。&rdquo 研究小组成员安德里亚· 乔克尔说，原子和膜之间的相互作用由激光束引起，&ldquo 激光对膜和原子产生了压力，膜的振动改变了光对原子的压力，反之亦然。&rdquo 激光能跨越几米远的距离传递制冷效应，所以原子云无需直接与膜接触。这种连接作用还可以通过两面镜子组成的光学共振器放大，膜在两面镜子之间，就像三明治。在本实验中，虽然薄膜包含的原子数是原子云的10亿倍，研究人员还是观察到了很强的制冷效应。　　以往科学家只是理论上提出，可以用光来连接超冷原子和机械振荡。本研究是世界上首次在实验中实现了这一系统，并用它来给振荡物体制冷。研究人员指出，如果进一步改进该技术，还可能把膜振动制冷到量子力学基态。　　对研究人员来说，用原子冷却膜只是第一步。图特莱恩说：&ldquo 与光致作用相结合，能很好地控制原子的量子性质，这为量子膜控开辟了新的可能。&rdquo 人们有可能用相对宏观的机械系统来做量子物理实验，以前所未有的精确度检测膜振动，反过来开发出针对微小力和质量的新型传感。

十多年来，FLIR光学气体成像（OGI）热像仪一直用来可视化各种气体泄漏。这些OGI热像仪的开发是为了“看到”各种气体，包括碳氢化合物、二氧化碳、六氟化硫、制冷剂、一氧化碳、氨等。FLIR OGI热像仪被应用于各行各业，包括减少排放、提高生产效率和确保安全的工作环境。与其他检测技术相比，OGI热像仪的一大优势是该技术能够在不中断工业过程的情况下精准定位气体泄漏部件。从历史上看，OGI热像仪一直采用制冷型红外探测器，与非制冷型红外探测器相比具有多个优势，但成本往往更高。非制冷型红外探测器技术的进步使得像FLIR OGI热像仪这样的制造商，能够为相关行业设计和开发成本较低的OGI解决方案。尽管成本较低，但与使用制冷型探测器的热像仪相比，使用非制冷型红外探测器的热像仪存在一定局限性。光学气体成像背后的科学在我们讨论OGI热像仪中制冷或非制冷探测器的问题之前，我们可以先解释这项技术背后的理论。光学气体成像可以比作通过普通的摄像机进行观察，但操作员看到的是一股类似烟雾的气体喷出。如果没有OGI热像仪，这将是肉眼完全看不见的。为了能看到这种气体飘动，OGI热像仪使用了一种独特的光谱(依赖于波长)过滤方法，使它能够检测到特定的气体化合物。在制冷型探测器中，滤波器将允许通过探测器的辐射波长限制在一个非常窄的波段，称为带通，这种技术被称为光谱自适应。光谱自适应OGI热像仪利用某些分子的吸收特性，将它们在原生环境中可视化。热像仪焦平面阵列（FPAs）和光学系统专门调整到非常窄的光谱范围，通常在数百纳米左右，因此具有超选择性。只能检测到由窄带通滤波器分隔的红外区域中的被气体吸收的红外波段。大多数化合物的红外吸收特性取决于波长。氢、氧和氮等惰性气体无法直接成像。黄色区域显示了一个光谱滤波器，设计用于对应大部分背景红外能量将被甲烷吸收的波长范围。（图中横坐标代表波长，纵坐标代表甲烷气体的透射率）如果将OGI热像仪对准没有气体泄漏的场景，视野中的物体将通过热像仪的镜头和滤光片透射和反射红外辐射。如果物体和热像仪之间存在气体云，并且该气体吸收滤波器带通范围内的辐射，那么通过气体云到达探测器的辐射量将减少或增加。具体情况要看气体云与背景的关系，云与背景之间必须有一个辐射的对比。总而言之，让气体可见的关键是：气体必须吸收热像仪看到的波段中的红外辐射；气体云必须与背景形成辐射对比；气体云的表面温度必须与背景不同。此外，运动使气体云更容易可视化。熟悉光学气体成像相关的波长为了解决理解“制冷与非制冷”光学气体成像热像仪的挑战，您需要了解与光学气体成像相关的波长以及这些热像仪中使用的探测器。OGI热像仪的两个主要波长通常被称为中波（3到5微米）和长波（7到12微米）。在气体成像领域，这些区域也可以称为“功能区”和“指纹区”。在功能区，一个热像仪可以看到单一类别的更多气体，而许多单独的气体在指纹区有特定的吸收特征。几乎所有碳氢化合物气体都在FLIR GF320的过滤区域(黄色部分)吸收能量，但在长波或指纹区域(蓝色部分)有不同的吸收特征虽然许多气体在中波和长波区域都有吸收特性，但也有气体仅在一个红外波段发射和吸收。有些气体在中波而非长波光谱中发射和吸收(如一氧化碳/CO)和吸收，另一些仅在长波光谱中发射和吸收（如六氟化硫/SF6）。这些气体不属于指纹或功能区，通常指烃类气体。下面是CO和SF6气体的红外光谱图。制冷与非制冷型探测器制冷型OGI热像仪使用需要冷却到低温（约77K或-321°F）的量子探测器，可以是中波或长波探测器。检测功能区碳氢化合物气体（如甲烷）的中波热像仪通常在3-5μm（微米）范围内工作，并使用锑化铟（InSb）探测器。检测SF6等气体的制冷型长波热像仪在8-12μm范围内工作，可以使用量子阱红外光电探测器（QWIP）。制冷型OGI热像仪有一个集成了低温冷却器的成像传感器，其可以将传感器温度降低到低温。传感器温度的降低对于将探测器噪声降低到低于被成像场景的信号水平是必要的。制冷机运动部件的机械公差非常小，随着时间的推移会磨损，氦气也会慢慢通过气体密封。最终，在运行1万至1.3万小时后，需要对冷却器进行重建。带有制冷探测器的热像仪有一个与探测器连接的滤波器。这种设计可以防止滤波器和探测器之间的任何杂散辐射交换，从而提高图像热灵敏度，进而会使光学气体成像仪更有效地可视化某些气体，甚至使OGI热像仪符合美国环保局的OOOOa或其他要求等监管标准。用制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像用非制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像非制冷OGI热像仪使用微测辐射热计探测器，不需要制冷探测器所需的额外零件。它们通常由氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）制成，在7-14μm范围内具有响应性。它们比制冷型热像仪更容易制造，但热灵敏度或噪声等效温差（NETD）较差，这使得更难以可视化较小的气体泄漏。NETD是一个指标，表示热像仪可以探测的最小温度差异。上图显示了制冷和非制冷探测器灵敏度的差异。更好的NETD将使制冷型OGI热像仪检测气体的效果至少是非制冷的五倍。用于确定OGI热像仪检测气体效果的类似标准是噪声等效浓度长度（NECL），该标准确定在定义的拍摄距离上可以检测到多少气体。例如，用于甲烷检测的FLIR GF320制冷型OGI热像仪（3-5μm探测器）的NECL小于20 ppm*m，而非制冷型（7-14μm探测器）的NECL大于100 ppm*m。对于非制冷型的OGI热像仪，另一个需要考虑的是滤波器。有些热像仪没有在长波光谱中过滤，这意味着它们只是一个完全开放的探测器，使用独特的分析来可视化气体。FLIR的高灵敏度模式(HSM)是利用软件和分析来增强气体可视化的热像仪示例。有些热像仪内部设置更有针对性的过滤器。这些滤波器可能与镜头有关，在探测器和镜头之间，以多种方式设计。使用非制冷过滤，由于限制到达热像仪探测器的辐射，您会失去热灵敏度。这将导致产生更高的NETD热灵敏度值，但可以提供与气体成像相关的更好图像。随着光谱滤波器宽度变窄以聚焦于特定气体时，来自场景的辐射减少，而探测器的噪声保持不变，来自滤波器的反射辐射增加。这会产生与气体成像相关的更高质量的图像，但会降低热像仪用于温度测量（辐射测量）的热灵敏度。当你使用冷滤镜时，比如制冷型OGI热像仪，这种现象就可以避免，因为反射的辐射量非常小。如何选择制冷与非制冷型OGI热像仪气体显示：在选择OGI热像仪时，首要考虑因素是确保热像仪能够显示气体。之后，再做出综合的考量，而不仅仅基于价格。制冷型的优势：虽然它们的价格可能更高，但制冷型OGI热像仪有相当大的优势。如上所述，这些单元属于烃类气体的功能区域，这意味着只需要一个热像仪就可以看到各种各样的气体。在某些情况下，指纹区域需要多个热像仪才能达到相同的结果。中波热像仪的另一个独特优点是不受水蒸气的干扰。如上图所示，水蒸气在长波或指纹区域有很强的吸收，这可能会导致使用长波热像仪时图像的不确定性。灵敏度和图像质量：在选择OGI热像仪时，提高灵敏度和图像质量也是需要考虑的重要因素。这些不仅影响了对小泄漏的可视化能力，而且在试图满足监管标准时也可能是相当大的因素。FLIR GF320甲烷和VOC检测用红外热像仪非制冷的优势：随着非制冷型OGI热像仪在市场上的推出，这项新技术具有优势。首先，非制冷型OGI热像仪的制造成本大大降低，从而导致市场价格降低。由于设计简单，无需冷却器，因此维护成本也较低，这可能使其更适合连续、24/7全天候运行的应用。无论你是想省钱、满足监管标准、提高工人安全，还是仅仅想成为一名好的环境管理员，如今你的选择比以往任何时候都多，当然有时也可能会让人困惑。选择OGI热像仪的决定有很多因素，而不仅仅是价格。FLIR提供了市场上最广泛的OGI热像仪选择和阵列，可以让您拥有更多选择。

近年来，低维材料、超导材料、量子科技等已成为科学研究关注的焦点，在日常生活上用不上超低温制冷技术，却在这些领域中发挥了重要的作用，为相关研究创造了极端条件，推动了相关科技的进步。近日，由全国纳标委低维纳米结构与性能工作组和中国科学院半导体研究所联合主办的第四届低维材料应用与标准研讨会（LDMAS2021）在北京西郊宾馆成功召开。在展会上，北京飞斯科科技有限公司的黄社松先生向我们介绍了超低温制冷技术的发展。氦是不可再生资源，无液氦制冷意义重大目前的超低温制冷技术离不开氦，但我国却是贫氦国家。据黄社松介绍，我国氦储量仅占全球2%左右，且开采难度大，目前我国还没有氦生产能力，氦气严重依赖于美国进口。虽然我国已通过资本注入等手段向卡塔尔等国家购买氦矿，但目前来讲氦还是不可再生资源，总量有限，如果不对其进行回收，在做完实验后会排入大气，现在无液氦系统传统替代氦气制冷已成为趋势。针对我国对无液氦制冷技术的需求，北京飞斯科科技有限公司在今年四月份推出了多功能高效闭环氦气循环系统，可以为用户提供一个低温的真空环境，最低温度小于1.7k且完全无液氦。同时设备消除了冷头的震动，解决了目前商用4K制冷机普遍存在的振动较大问题，特别适用于一些对振动敏感的实验（如STM、SEM、AFM、ARPES、显微镜、红外、高能物理、高压物理、单光子探测、布里渊散射和离子阱等）。黄社松表示，飞斯科的这款产品目前在同类产品中处于世界领先地位，虽然国际上仍有两家公司也有类似产品，但这些产品最低温度只能到3~4k，在两三年之内应该还不会有能匹敌该产品制冷效果的产品。此外，飞斯科还提供了相应的一些低温插件。黄社松先生还介绍了配套的ST-500显微型低温恒温器。恒温器采用低膨胀措施和低漂移设计，使样品振动水平降至纳米量级。采用新一代高效热交换器最低温度小于1.8K，可用作单量子点/单分子低温测试平台，紧凑型设计满足高倍放大的短焦距显微物镜要求，可与多数商用显微镜和Raman光谱仪匹配使用。黄社松透露，飞斯科推出的无液氦的多功能高效闭环氦气循环系统受到了用户的欢迎，目前已有20多套的订单在做。多功能高效闭环氦气循环系统国产稀释制冷机技术亟待突破除了已经实现商业化的多功能高效闭环氦气循环系统，飞斯科还在准备研发稀释制冷机。黄社松表示，消除震动和电磁噪音的稀释制冷机目前仍是空白，我们正在努力在做，但是时间比较长,不同于实验室研究产物，相关产品将直接推商业化。现在稀释制冷机的超低温制冷主要应用在量子领域、二维材料当中，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。最近中关村一个创新论坛上，飞斯科的客户于海峰研究员也介绍了突破500ms退相干时间的成果，创造了世界纪录。不过目前稀释制冷机还存在一些技术问题。一方面，稀释制冷机本身是有震动的，而且稀释制冷机制造难度大，再加上减震更难，所以大家先不考虑这个问题。另一方面，整机上的冷托有磁性会造成非常大的干扰，量子比特会大幅度无效。黄社松表示，应用分体式的创新可以解决这个问题，现在世界上还没有第二个厂家在做这些事情，飞斯科规划当中明年可以推出商用的机型，同时会以此为基础制造无震动、无磁性的稀释制冷机，虽然最后不一定成功，但是总是要做一些尝试。黄社松也向我们透露，稀释制冷机现在主流的还是500微瓦，明年飞斯科推出来也就是500微瓦，后年才能推出1毫瓦的，届时将采用新的设计，在理论上有望解决噪音和磁性震动等问题。氦三提纯技术已成为量子研究的“卡脖子”技术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，液体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。值得注意的是，氦三是氦四的同位素，氦四实际上是天然的，在美国很多天然气矿里面有百分之几的氦四，但氦三却不是天然的，而是纯粹的人造的，但是在宇宙中氦三、氦四非常多，比如太阳中有大量的氦3、氦4，核聚变就是氕氘氚反应最后变成氦三和氦四。众所周知，月球存在很多氦三，实际上月球本身是没有氦三的，是因为太阳风上亿年日积月累把它吹到上面而形成，但月球上的资源开采不易。当前，稀释制冷机需要的氦三全部需要进口。现在氦三主要从氚中提取。我们国家不缺氦三，缺的是没有放射性的，不带氚的氦三。氦三无放射性，但氚是有放射性的，而只有俄罗斯和美国可以生产商业化的无放射性的氦三。目前来讲，我国还没有真正的把无放射性的氦三的提纯商业化，所以全进口且非常受美国管制。黄社松在采访中呼吁道，国家需要把无放射性氦三提纯技术提上日程，否则量子计算机的稀释制冷还没解决掉，氦三就没了，没有氦三我们就没法做稀释制冷。黄社松表示，实际上飞斯科稀释制冷机的研制已经准备了很多年，但闭关锁国是不行的，实际上有很多技术来自于先进的国家，这些技术不是我们讲我们憋着脑袋就能想出来的，真的很多需要全球联合。关于北京飞斯科北京飞斯科科技有限公司创建于2007年，集国内著名大学和科研院所的优秀人才，专门从事物理、化学和材料等领域的科学仪器研发、销售和技术咨询的国家高新技术企业。北京飞斯科不仅提供各种低温强磁场设备，如低温和超低温 (He-3、DR）恒温器，超导磁体，ADR恒温器，热电型恒温器，红外杜瓦，液氦杜瓦，SQUID传感器、Bolometer探测器，低温控温仪，金刚石对顶砧、低温低噪音放大器等，而且提供多种测试系统，如低温电导率测试系统、低温霍耳效应测试系统、交流磁化率测试系统、低温强磁场高压物性测试系统、低温磁光测试系统、瞬态光电流/光电压测试系统、Seebeck测试系统、热输运测试系统、RRR测试系统和多路温度巡检系统等。