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ソルトピルの作製と 　　　断熱消磁冷却実験

ソルトピルの作製と 　　　断熱消磁冷却実験. 宇宙物理実験研究室　佐々木美保. １．目的. ・　マイクロカロリーメータという超伝導体の X 線検出器を使用する際、低温にしなくては高い分解能を得られない →そのための冷却を断熱消磁冷凍機を使って行う →冷却の媒体となる新しい磁性体カプセル (CrK ミョウバンのソルトピル ) を作製し、到達温度および比熱の向上を目指した。（現状は鉄ミョウバンのソルトピルで 65mK). ２．冷却の原理. 断熱消磁では. A. C. B. (H ：磁場、 T ：温度 ). 磁性体の温度 T とエントロピー S の関係.

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ソルトピルの作製と 　　　断熱消磁冷却実験

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Presentation Transcript

  1. ソルトピルの作製と　　　断熱消磁冷却実験 宇宙物理実験研究室　佐々木美保

  2. １．目的 ・　マイクロカロリーメータという超伝導体のX線検出器を使用する際、低温にしなくては高い分解能を得られない →そのための冷却を断熱消磁冷凍機を使って行う →冷却の媒体となる新しい磁性体カプセル(CrKミョウバンのソルトピル)を作製し、到達温度および比熱の向上を目指した。（現状は鉄ミョウバンのソルトピルで65mK)

  3. ２．冷却の原理 断熱消磁では A C B (H：磁場、T：温度) 磁性体の温度TとエントロピーSの関係

  4. ３．断熱消磁冷凍機(ADR)の構造 ５０ｃｍ

  5. ４．ソルトピルの構造 結晶注入口 完全に充填すると65.1g 金線160本 外筒(SUS) 張り板 (ガラスエポキシ) 磁性体としてCrKミョウバン [KCr(SO4)2・12H2O]を 選択した。 熱リンク(Cu)

  6. ５．CrKミョウバンの結晶作成 約１cm [KCr(SO4)2・12H2O]・・・2.8ｇ 蒸留水・・１０ｍｌ <ビーカー内で作製した結晶> 一日に約１．５ｇ析出

  7. ６．実験方法 <ソルトピルの組み込み> 液体窒素予冷(～７７K) ８時間 等温磁化、断熱消磁 ２時間 <ソルトピルの組み込み>

  8. ７．結果① 等温磁化 b b 断熱消磁 断熱消磁 等温磁化 a c b a a c c 温度と磁場の関係 上図：時間と磁場の関係 下図：時間と温度の関係 － CrKミョウバン － 鉄ミョウバン

  9. ８.結果②

  10. ９.考察① ・重さから見積もれる充填率 ・ ソルトピルのレントゲン写真 → ソルトピル内部に結晶は十分出来ていた。

  11. １０.考察② 最低到達温度が高かった原因を考察する。 ⇒内部の結晶状態を調べるため、比熱を求めた。 <比熱の測定方法> １. ソルトピルに熱を加える 2. 温度上昇から比熱を求める 3. 文献値と比較して、内部の結晶状態を調べる 比熱測定は　①２３５mK 　　　　　　　　 ②２４０mK 　　　　　　　　 ③２５４mK の３つの温度で行った。

  12. １１.比熱測定結果 磁気比熱 (C:キュリー定数、ｂ：内部磁場、T：温度) 測定値の方が文献値よりも大きい

  13. 1２.結論 ・結晶の形状から６水和物であることが分かった ・比熱 が大きいことから、内部磁場が大きく、到達 温度が高かった CrKミョウバン(６水和物) 鉄ミョウバン(１２水和物) １２水和物を確実に作製する方法を考えなければならない温度の最適化など検討を進める

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