Page 1 - Алгоритм и функциональная схема сбора информации для стенда исследования теплопроводности при температурах ниже 10 К
Basic HTML Version
УДК 621.59:538.945
И. А. А р х а р о в, С. С. К о ш е л е в,
Д. А. С е р г а ц к о в, Р. К а р к а н ь о
АЛГОРИТМ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
СБОРА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СТЕНДА
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ НИЖЕ 10 K
Для исследования теплофизических свойств сверхпроводящего ни-
обия необходимо обеспечить температуры в диапазоне 1,4. . . 10 K
и качественные средства ее измерения. Погрешность измерения
температуры не должна превышать 1 мK. Исследованы типы тер-
мометров, используемых при низких температурах. В качестве
основного материала термометра выбран оксинитрид циркония.
Предложен алгоритм измерения, позволяющий снизить погрешно-
сти измерения температуры и повысить точность.
E-mail:
Ключевые слова
:
низкие температуры, термометрия, теплопроводность.
Для решения существующих научных задач по исследованию низ-
котемпературной теплопроводности необходимо обеспечить высокую
точность измерений. Измерения при температурах ниже 10 K требуют
особого внимания к причинам возможных погрешностей. Среди них
наибольшее влияние оказывают тип используемого термометра, функ-
циональная схема и метод измерения, джоулева теплота в термометрах
и проводах.
По результатам проведенного анализа [1] для исследования тепло-
проводности был выбран метод измерения теплопроводности стержня.
Для определения теплопроводности измеряется температурный гради-
ент на образце и мощность, подаваемая на нагреватель.
Нагреватель.
При низких температурах сопротивление многих ре-
зисторов значительно изменяется с температурой. Такая зависимость
характерна для сопротивлений на основе толстых оксидных пленок,
например RuO
2
. Для обеспечения стабильности характеристик нагре-
вателя в температурном диапазоне 1,5. . . 10 K в настоящем экспери-
ментальном стенде использованы тонкопленочные резисторы из ни-
келевого сплава. Эти нагреватели имеет низкую массу и малую те-
пловую инерцию. Ток на нагреватель подается прецизионным источ-
ником тока. Перед измерением проводится калибровка сопротивления
резистора с помощью четырехпроводного подключения. В процессе
измерения питание на нагреватель подается по двухпроводной схеме.
Выбор типа термометра.
В криогенной технике наиболее часто
используются газовые термометры, термопарные датчики и термо-
метры сопротивления. Малые размеры образца и испытательной ва-
куумной камеры ограничивают возможность использования газовых
196
