中科院自主研发“250W@4.5K氦制冷机”完成调整优化后交付应用

氦是Z不活泼的元素，而且极难液化。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。氦气在卫星飞船发射、导 弹武器工业、低温超导研究、半导体生产等方面具有重要用途。

经过一年两个月的努力中科院合肥研究院等离子体所低温工程与技术室自主研发出一台250W@4.5K氦制冷机，其液化率与制冷量均高于设计值。此台氦制冷机将用于中科大先进光源超导高频腔测试，液化模式下的液化率为75L/h。此台氦制冷机完成轮工程调试后将进行系统及自动控制优化，完成全部产品的交付应用。

液氦制冷原理

用液氦冷却汞，当温度下降到4。2K时,水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。 但这里所说的「高温」，其实仍然是远低于冰点摄氏0℃的，对一般人来说算是极低的温度。这样低的温度下，氢也变成了固体，与空气接触时，空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。

低温超导技术

要说缺乏氦气Z严重的后果，也无非是严重阻碍低温技术的应用，其中受到影响的就是低温超导技术了。现在已知所有的超导材料都要在-130℃以下的低温中才能表现出超导特性，其中应用Z广泛的那几种(比如Nb3Sn)更是需要比液氢的沸点还低的转变温度，这时候只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。虽然我们完全可以用别的办法实现同样的低温，但都不如液氦实惠。显然，假如我们没有氦，低温超导技术的普及就会受到严重的阻碍;低温超导技术如果不能普及，医院就会用不起核磁共振成像仪(它需要超导材料制造强磁场)。

延伸阅读：

制冷机将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器。从较低温度物体转移的热量习惯上称为冷量。制冷机内参与热力过程变化(能量转换和热量转移)的工质称为制冷剂。制冷的温度范围通常在120K以上，120K以下属深低温技术范围。制冷机广泛应用于工农业生产和日常生活中。

三种原理的制冷机

1、压缩式制冷机。依靠压缩机的作用提高制冷剂的压力以实现制冷循环，按制冷剂种类又可分为蒸气压缩式制冷机(以液压蒸发制冷为基础，制冷剂要发生周期性的气-液相变)和气体压缩式制冷机(以高压气体膨胀制冷为基础，制冷剂始终处于气体状态)两种，现代制冷机以蒸气压缩式制冷机应用Z广。

2、吸收式制冷机。依靠吸收器-发生器组(热化学压缩器)的作用完成制冷循环，又可分为氨水吸收式、溴化锂吸收式和吸收扩散式3种。

3、蒸汽喷射式制冷机。依靠蒸汽喷射器(喷射式压缩器)的作用完成制冷循环。④半导体制冷器。利用半导体的热-电效应制取冷量。

新闻来源：中国科学院合肥物质科学研究院、百度

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