Refrigeratore a diluizione

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Criostato a diluizione

Un refrigeratore a diluizione è un dispositivo criogenico proposto per la prima volta da Heinz London. Il suo processo di refrigerazione usa una miscela di due isotopi di elio: elio-3 e elio-4. Quando è raffreddata sotto i 700 mK, la miscela subisce una separazione di fase spontanea per un effetto quantistico formando una fase ricca di 3He e una povera di 3He.

Come nella refrigerazione per evaporazione, dell'energia è richiesta per trasportare l'elio-3 dalla fase ricca di 3He alla fase povera di 3He. Se gli atomi possono essere spostati attraverso questa divisione l'effetto è di raffreddare la miscela. Poiché la fase 3He-povera non può avere meno del 6% di elio 3 all'equilibrio, anche allo zero assoluto, la diluizione refrigerante deve essere effettivamente a basse temperature. Il volume in cui questo può avvenire è noto come mixing chamber (letteralmente camera di mescolamento).

La più semplice applicazione è una diluizione refrigerante single shoot (monocolpo). In modalità single shoot, una grande riserva di elio 3 è gradualmente spostata attraverso il confine dentro la fase 3He-povera. Una volta che l'elio 3 è tutto nella fase 3He-povera, il refrigeratore non può più continuare ad operare.

Più comunemente, si esegue una diluzione refrigerante seguendo un ciclo continuo. La miscela 3He / 4He viene fatta liquefare in un condensazione all'interno della 1K pot, che è collegato attraverso un'impedenza ad una camera di miscelamento 3He-ricca. Gli atomi di elio 3 migrano nella fase 3He-povera, generando un raffreddamento, e quindi in un collettore dove l'elio 3 liquido evapora. Fuori dal refrigeratore, questo gas è pompato ad alta pressione e spesso viene purificato attraverso delle trappole e infine ritorna nel condensatore per ricominciare il ciclo nuovamente.

Il continuo ciclo è comunemente usato per gli esperimenti di fisica che richiedano basse temperature. Temperature sotto i 2 mK possono essere raggiunte solo con differenti strumenti.

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