search query: @keyword low temperature / total: 7
reference: 6 / 7
« previous | next »
Author:Salmela, Anssi
Title:Thermometry at microkelvin range for 3He/4He adiabatic melting experiment
Lämpötilan mittaus mikrokelvin alueella adiabaattisessa 3He/4He sulatuskokeessa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2006
Pages:67      Language:   eng
Department/School:Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto
Main subject:Fysiikka   (Tfy-3)
Supervisor:Hautojärvi, Pekka
Instructor:Tuoriniemi, Juha
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TF80     | Archive
Keywords:low temperature
thermometry
3He/4He mixture
vibrating wire resonator
matala lämpötila
lämpötilan mittaus
3He/4He seos
värähtelevä lanka
Abstract (fin): Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratorion YKI ryhmässä on tutkittu heliumseoksia erittäin matalissa lämpötiloissa.
Tutkimusten ensisijaisena tavoitteena on havaita laimean helium-3 liuoksen suprajuoksevuustransitio helium-4 supranesteen seassa.
Uusimpana keinona jäähdyttää seos erittäin matalaan lämpötilaan käytetään adiabaattista helium-4 kiteen sulatusmenetelmää, joka perustuu heliumin isotooppien sekoittumisesta aiheutuvaan lämmön sitomiseen.
Uuden menetelmän ideana on käynnistää isotooppien sekoittuminen vasta puhtaan helium-3 nesteen suprajuoksevuustransitiolämpötilan alapuolella, jolloin jäähdytettävän nesteen ominaislämpökapasiteetin raju lasku mahdollistaa hyvin alhaisen loppulämpötilan saavuttamisen.
Tämän diplomityön tarkoituksena on esitellä kokeessa käytettyjen lämpömittareiden rakennetta ja toimintaa.

Heliumnesteen lämpötilaa mikrokelvin alueella mitattiin kolmella tavalla: tutkimalla platinanäytteen ydinmagnetisaatiota, tarkkailemalla seokseen kasvatetun helium-4 kiteen sulamispainetta sekä mittaamalla suprajuoksevan helium-3 nesteen aiheuttamaa vaimennusta mekaaniseen värähtelijään.
Tutkittava platinanäyte on kiinnitetty koekammion seinään ja sen ydinmagnetisaatiota staattisessa 13.7 mT magneettikentässä tutkitaan ydinmagneettisen resonanssimittauksen (NMR) avulla.

Näytteen suskeptibiliteetti on Curien lain mukaan kääntäen verrannollinen lämpötilaan.
Koekammion painetta mitataan herkällä differentiaalisella kapasitiivisella paineanturilla.
Helium-4 kiteen sulamispaineen lämpötilariippuvuus on ennustettavissa, ja matalissa lämpötiloissa se riippuu lämpötilan neliöstä.
Suprajuoksevan helium-3 nesteen aiheuttamaa mekaanista vaimennusta tutkitaan värähtelevä lanka viskometrin avulla.
Värähtelevä lanka on yksinkertainen sähkömagneettisesti eksitoitava värähtelijä, jonka resonanssiviivan leveys ja taajuus riippuvat väliaineen ominaisuuksista.
Lämpötilan ollessa selvästi suprajuoksevuustransitiolämpötilan (2.5 mK) alapuolella, suprajuoksevan helium-3 nesteen aiheuttama mekaaninen vaimennus pienenee eksponentiaalisesti käänteisen lämpötilan funktiona.

Sulatuskoelaitteiston ensimmäinen jäähdytys kesti noin kuusi kuukautta, ja kokeen aikana heliumseos onnistuttiin jäähdyttämään noin 0.2-0.3 mK lämpötilaan.
Lämpömittareista yksikään ei toiminut luotettavasti alhaisimmissa saavutetuissa lämpötiloissa.
Platina NMR mittauksen tarkoituskaan ei ollut mitata heliumnesteen lämpötilaa vaan koekammion seinän lämpötilaa, joka alle millikelvinin lämpötiloissa poikkeaa selvästi nesteen lämpötilasta, suuren termisen vastuksen johdosta.
Sulamispainemittauksessa ongelmia aiheutti mittauksesta johtuva lämmitys, jonka johdosta painemittaria ei voitu käyttää erittäin alhaisissa lämpötiloissa.
Myöskin paineen ja lämpötilan riippuvuuden määrittäminen helium-3 nesteen suprajuoksevuustransitiolämpötilan alapuolella osoittautui ongelmalliseksi.
Värähtelevä lanka viskometrillä onnistuttiin mittaamaan lämpötilaa noin 0.3 mK saakka, jolloin väliaineen vaimennus oli laskenut niin vähäiseksi että viskometrin sisäinen vaimennus muodostui hallitsevaksi energiahäviöksi ja resonanssiviivan lämpötilariippuvuus saturoitui.

Uuden jäähdytysyrityksen valmistelut ovat meneillään.
Ensimmäisen jäähdytyskerran kokemusten perusteella koelaitteistoa kehitetään.
Myös lämpömittareiden parantamiseksi ja erityisesti mittausalueen laajentamiseksi kohti matalampia lämpötiloja on ideoita joita kokeillaan ja jotka mahdollisesti otetaan käyttöön.
Sekä platina NMR- että sulamispainemittarin sijaintia suhteessa koekammioon aiotaan muuttaa.
Viskometrin herkkyyttä pyritään lisäämään materiaalivalinnoin, sekä mittarin rakennetta ja geometriaa parantamalla.
ED:2006-06-14
INSSI record number: 32010
+ add basket
« previous | next »
INSSI