В монографии, написанной известным финским физиком-криогенщиком О. Лоунасмаа, подробно и на современном уровне рассмотрено состояние проблемы получения и использования температур ниже 1 К. Исследования в этой новой и весьма перспективной' области быстро расширяются.
Помимо ясного изложения физических основ криогенной техники книга содержит большое количество ценных сведений по свойствам веществ, термометрии, криостатам и технике эксперимента в области сверхнизких температур.
Книга представляет интерес для научных работников и инженеров, ведущих исследования при особо низких температурах, а также для студентов старших курсов, аспирантов и преподавателей вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ
Быстрое развитие физики и техники низких температур (крио-геники), начавшееся после второй мировой войны, продолжается и в настоящее время. Помимо широкого использования низких температур в физических и прикладных научных исследованиях непрерывно расширяется практическое применение криогеники в новой технике, в частности в таких ее важных отраслях, как радиоэлектроника, атомная и ракетная техника, энергетика, сверхдальняя связь и т. д.
Громадные перспективы имеет техническое использование специфически низкотемпературного явления — сверхпроводимости.
Все это привело к тому, что в настоящее время производство низкотемпературных хладагентов (жидких азота, кислорода, водорода и гелия), а также различного криогенного оборудования, приборов и материалов освоено в промышленных масштабах. Общедоступными и хорошо освоенными сейчас являются низкие температуры вплоть до примерно 1 К — температуры, практически достигаемой испарением жидкого гелия при пониженном давлении.
Однако в последнее время все большее внимание привлекает область температур ниже 1 К и особенно ее часть ниже 0,3 К — так называемая зона миллиградусных температур. Исследования в этой пока еще мало освоенной области быстро расширяются, что связано как с общей задачей изучения фундаментальных свойств вещества при все более низких температурах, так и с возможностью обнаружения новых и интересных свойств материи вблизи абсолютного нуля температуры. Одним из последних примеров является открытие сверхтекучести Не-3.
При проведении любых низкотемпературных исследований перед экспериментатором стоят по крайней мере четыре задачи: получение холода на требуемом температурном уровне, сохранение его в течение необходимого времени (теплоизоляция), передача полученного холода исследуемому образцу и, наконец, измерение температуры образца. При температурах ниже 1 К решение всех этих задач резко усложняется, так как известные методы и техника часто становятся здесь вообще непригодными и тре-УЮТСЯ новые идеи и разработки. Ведущиеся в этом направлении
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора русского издания ............. 5
Предисловие автора к русскому изданию ... ........... 7
Предисловие автора ....................... 8
Значения фундаментальных констант и переводные коэффициенты 9
Глава 1. Введение ........................ Ц
Глава 2. Крностаты с Не3 . . . ................. 16
2.1. Введение ........... ... .......... 16
2.2. Принципы конструирования криостатов с Не3 ...... 18
2.3. Примеры криостатов с Не3 ............... 24
Глава 3. Рефрижераторы растворения ............... 30
3.1. Введение .......... ............. 30
3.2. Жидкие смеси Не3 и Не4 ............... 31
3.3. Принцип действия рефрижератора растворения ..... 36
3.4. Осмотическое давление ................ 39
3.5. Энтальпия жидкого Не8 и его разбавленных растворов 43
3.6. Холодопроизводительность ............... 46
3.7. Предельные параметры рефрижераторов растворения ... 52
3.8. Конструкции и характеристики теплообменников .... 55
3.9. Примеры рефрижераторов растворения ......... 63
Глава 4. Охлаждение по методу Померанчука ............ 79
4.1. Введение ................... .... 79
4.2. Фазовая и энтропийная диаграммы Не3 ......... 79
4.3. Принцип и термодинамические соотношения, лежащие в ос-
нове охлаждения по методу Померанчука ........ 85
4.4. Конструкции криостатов и методика экспериментов ... 92
4.5. Перспективы развития метода ............. 1Ф2
Глава 5. Адиабатическое размагничивание парамагнитной соли . . . 165.,,
5.1. Введение ............... ...... ...
5.2. Принцип и термодинамические соотношения ...... 1®в
5.3. Невзаимодействующие диполи во внешнем магнитном поле 111
5.4. Свойства парамагнитных солей ............ 114
5.5. Методика экспериментов и примеры криостатов ..... 119
Глава 6. Ядерное размагничивание................ 128
6.1. Введение....................... 128
6.2. Принцип и теория.................. 129
6.3. Взаимодействие между ядерными спинами и электронами проводимости..................... 133
6.4. Влияние внешнего теплопритока............ 137
6.5. Выбор рабочего вещества для ядерного охлаждения . . . 140
6.6. Примеры криостатов для ядерного охлаждения..... 144
6.7. Использование сверхтонкого взаимодействия для ядерного охлаждения ................... 157
6.8. Ядерное охлаждение в диэлектриках........ 161
Глава 7. Теория и применение сверхпроводящих магнитометров
(сквидов)........................ 170
7.1. Введение...................... 170
7.2. Квантовомеханическая теория сверхпроводящих магнитометров ....................... 173
7.3. Отклик на внешний поток............... 178
7.4. Механическая модель ВЧ-сквида.....,..... 181
7.5. Ступенчатая характеристика............. 185
7.6. Пилообразная характеристика ............ 192
7.7. Сквид постоянного тока............... 197
7.8. Приборы, применяемые на практике.......... 203
7.9. Трансформатор потока................ 208
7.10. Шумы в системах, содержащих сквид......... 211
7.11. Минимальный детектируемый сигнал......... 218
Глава 8. Термометрия в миллиградусной области.......... 223
8.1. Введение........................ 223
8.2. Градуировка термометров на основе второго закона термодинамики ..................... 225
8.3. Ядерный ориентационный термометр (ЯО-термометр) 227
8.4. Термометрия, основанная на эффекте Мёссбауэра . . . 235
8.5. Термометрия, основанная на измерении осмотического давления ..............:....... 238
- 8.6. Термометрия, основанная на зависимости давления плавления Не3 от температуры.............. 243
8.7. Шумовая термометрия................ 248
8.8. Полупроводниковые термометры сопротивления .... 256
8.9. Магнитная термометрия ............... 260
8.10. Термометрия, основанная на измерении статической ядерной восприимчивости .............. 264
8.11. Импульсный ЯМР-термометр............. 269
8.12. ЯМР-термометрия непрерывного действия.....\ . 276
8.13. Другие типы термометров.............. . 280
Глава 9. Тепловые контакты и теплоизоляция........... 284
9.1. Введение ...................... 284
9.2. Теплопроводность при температурах ниже 1 К..... 285
9.3. Специальные материалы....... . . . '..... 290
9.4. Тепловой контакт .................. 296
9.5. Тепловые ключи .................. 301
• 9.6. Сопротивление Капицы ............... 306
9.7. Магнитная связь на границе раздела......... 315
9.8. Установление теплового равновесия в сложных системах 319
9.9. Теплоизоляция ................... 325
Приложение. Фирмы и организации, занимающиеся производством
низкотемпературных материалов и оборудования . . . 333
Литература........................ 337
Именной указатель......................... 347
Предметный указатеь........................ 351
Цена: 150руб.
