上海技物所在1~2 K溫區復合制冷循環研究方面取得重要進展

來源: 時間:2022-04-15

 

  近日,上海技物所黨海政研究員課題組以四級高頻脈沖管循環作為前級、JT循環作為終端的復合制冷循環實驗方案,獲取了迄今為止公開報道的基于多級高頻脈沖管耦合JT的復合制冷循環實際獲取的最低溫度——1.36 K。在此基礎上,該團隊針對目前獲取2 K以下溫度的具體實踐均需使用昂貴而稀缺的氦-3工質,嚴重阻礙實用化推廣的缺點,提出了以氦-4為唯一工質的創新復合制冷循環方案,并進一步聯合上海微系統所尤立星團隊,將以氦-4為唯一工質的復合制冷機應用于冷卻實際的超導納米線單光子探測器(SNSPD),通過對系統探測效率和暗計數率等關鍵指標的實測,結果表明該制冷機可以為SNSPD提供1.84 K工作溫度和良好電環境,使其保持穩定可靠的工作狀態。以上研究結果為該類復合制冷循環技術在未來的空間應用和進一步實用化奠定了重要基礎,相關成果先后發表于低溫和超導領域國際期刊《Cryogenics》、《IEEE Transactions on Applied Superconductivity》及國內綜合性學術期刊《科學通報》上。 

  本文有關工作得到國家自然科學基金、上海市“量子信息技術”市級重大科技專項、上海市產業協同創新項目以及上海市科技創新行動計劃項目資助。上海量子科學研究中心、上海鉑鉞制冷科技有限公司、中科院上海微系統與信息技術研究所、賦同量子科技(浙江)有限公司、中國科學院大學等作為合作單位給予了重要支持。

上海技物所1~2 K溫區復合制冷機典型實物圖:(a)系統整體布置; (b) 低溫端細節

 

  【附】相關已發表的系列學術論文鏈接如下:

 ?。?span lang="EN-US">1)以氦-4為唯一工質的1.8 K復合制冷機:https://engine.scichina.com/doi/10.1360/TB-2021-1305 

 ?。?span lang="EN-US">2)復合制冷循環獲取1.36 K的實驗驗證:https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2022.103452 

 ?。?span lang="EN-US">3)工作于1 K溫區的復合制冷循環理論:https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2021.103282 

 ?。?span lang="EN-US">4)復合制冷循環獲取1.52 K的實驗結果:https://doi.org/10.1109/TASC.2021.3060357 

 ?。?span lang="EN-US">5)3.3 K四級高頻脈沖管循環理論研究:https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.103014 

 ?。?span lang="EN-US">6)3.3 K四級高頻脈沖管循環實驗驗證:https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2019.103015 

 ?。?span lang="EN-US">7)三級高頻脈沖管循環理論與實驗:https://doi.org/10.1016/j.cryogenics.2018.05.005 

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