Магнитное охлаждение

Расширенный набор независимых переменных позволяет анализировать перекрестные эффекты, возникающие при сочетании различных по своей природе процессов. В электрических и магнитных полях за счет взаимного влияния механических явлений, с одной стороны, и электрических или магнитных, с другой, возникают такие эффекты, как электрострикция, магнитострикция, пьезоэффект, магнитоупругий эффект и др. Сочетание термических и электрических (магнитных) процессов приводит к термоэлектрическим (термомагнитным) эффектам и соответствующим свойствам. Рассмотрим эти дополнительные возможности термодинамики на примере процессов магнитного охлаждения тел, лежащих в основе современных методов получения сверхнизких температур. [c.162]

Теплоемкость Сх вблизи 0°К изменяется приблизительна пропорционально 3-й степени температуры, поэтому эффективность магнитного охлаждения согласно (19.18) должна по мере приближения к абсолютному нулю резко возрастать. Однако-при низких температурах неверными становятся допущения, сделанные при выводе этой формулы, и прежде всего уравнение состояния (19.17). [c.164]

Что касается ядерного магнитного охлаждения, то его возможности еще не исследованы в полной мере. С одной стороны, в этом случае можно было бы привести подобные рассуждения, опирающееся на закон В. Нернста в формулировке М. Планка, и сделать те же выводы. С другой стороны, здесь имеет место качественно другое явление, зависящее от структуры ядра [c.134]

Энтропийная диаграмма про-цесса магнитного охлаждения системы яД1 р меди с о [c.665]

Магнитное охлаждение — однократная операция, т. е. она пе применима в циклическом режиме. [c.529]

Рис. 15.9. Схема установки для магнитного охлаждения. (Из книги Зе-манского [14].)

Рис. 82. Цикл АВС А процесса метода магнитного охлаждения парамагнитной системы на 5—0 диаграмма. Процесс А С соответствует условиям задачи 26

Пример, Магнитное охлаждение. Систему магнитных моментов можно охладить, выключив магнитное поле, в котором они до этого находились. Рассмотрим магнитную систему из N магнитов с моментами цо, находящуюся в тепловом равновесии при начальной температуре Тн и помещенную в магнитное поле Ян. В приближении ЦоЯ <С т энтропия равна в соответствии с (35) [c.54]

Рис. 4.6. Зависимость конечной напряженности магнитного поля Як от конечной температуры в случае магнитного охлаждения двойной соли нитрата цезия и нитрата магния [9].

Рис. 4.7. Схема прибора для магнитного охлаждения [Ю].

Задача 4.2. Зависимость энтропии от магнитного поля. Грубо начертить зависимость а от Т для модельной спиновой системы при Я = 10 и Н = = 10 Гс, положив N= 10 2 и = 10 эрг-Гс . Охватить интервал от 1 до 4 К. Отметить применимость этого графика к процессу магнитного охлаждения. [c.55]

Рис. 8.43. Схема магнитного охлаждения гелия

Эксперимент по магнитному охлаждению включает четыре стадии, условно показанные на рис. 8.43. В начале опыта в сосуде с солью находилось небольшое количество газообразного гелия, вентиль был закрыт (рис. 8.43, а). Ионы охлажденной соли при этом располагались хаотично (более точно здесь и в дальнейшем имеются в виду спины электронов атомов соли). На второй стадии в обмотку электромагнита подавался постоянный ток, возникало магнитное поле (рис. 8.43, б). Ионы парамагнитной соли переходили в упорядоченное состояние, располагались в направлении магнитных силовых линий (энтропия уменьшилась). При этом была затрачена энергия. Выделившееся тепло газообразный гелий передал жидкому гелию, часть его испарилась, но температура осталась прежней. [c.101]

Иногда используют несколько каскадов с магнитным охлаждением различных солей с последовательно снижающимися рабочими температурами. [c.102]

Переходы Шоттки в парамагнитных нонах. Метод Шоттки находит себе наиболее обширное применение при изучении солей, содержащих невзаимодействующие парамагнитные ионы. Многие такие соли, в основном квасцы и соли Туттона, в которых кристаллизационная вода обеспечивает необходимое резведение парамагнитных ионов, использовались для достижения очень низких температур (до 10 °К) с помощью адиабатического размагничивания. Так как данные по теплоемкости таких солей будут приведены в дальнейшем, здесь мы обсудим лишь некоторые измерения на солях, которые не использовались для магнитного охлаждения. [c.367]

Для достижения еще более низких температур необходим новый процесс. Первые предложения, касающиеся нового метода охлаждения, были опубликованы в 1926 г. независимо друг от друга Дебаем [8] и Джиоком [9]. Однако лишь в 1933 г. были опубликованы сообщения о первых экспериментальных результатах, иопучепных этим методом почти одновременно в Лейдене [10], Беркли [11] и Оксфорде [12]. Этот метод в настоящее время общеизвестен как метод адиабатического размагничивания или магнитного охлаждения . [c.423]

Температуры ниже 0,7°К могут быть получены методом адиабатического размагничивания, в основе которого лежит магнитокалорический эффект. На возможность использования этого эффекта для понижения температуры впервые указал П. Ланжевен в 1904 г. В 1926 г., независимо друг от друга Дебай и Джиок осуществили процесс адиабатического размагничивания и достигли температуры 0,27°К- В последующие годы при увеличении намагничивания была достигнута температура 0,0044°К, и в настоящее время этим способом можно получить температуру 0,00114°К. Дальнейшее понижение температуры возможно только путем размагничивания ядра. Впервые такой опыт был осуществлен Курти в 1956 г., при этом была достигнута температура около 0,00002°К. Это наиболее низкая температура, искусственно созданная человеком, полученная путем ядер-ного магнитного охлаждения . [c.128]

М. э. при адиабатич. размагничивании парамагнетиков используется для получения сверхнизких темп-р (см. Магнитное охлаждение). При низких тсми-рах ( р,и Т > поэтому метод магн. охлаждения особенно эффективен, если исходная темп-ра уже достаточно низка. В технике обоснована возможность создания [c.699]

Гелий при атм. давлении остаётся жидким вплоть до абс. нуля темп-ры (см. Гелий жидкий). Однако при откачке паров жидкого Не (природного изотопа гелия) обычно не удаётся получить темп-ру существенно ниже 1 К, даже применяя очень мовдные насосы (этому мешают чрезвычайно малая упругость насыщ. паров Не и его сверхтекучесть). Откачкой паров изотопа Не (Гц = = 3,2 К) удаётся достичь темп-р 0,3 К. Область темп-р ниже 0,3 К паз. сверхнизкими темп-рами. Методом адиабатич. размагничивания парамагн. солей (см. Магнитное охлаждение) удаётся достичь темп-р 10 К. Тем же методом с использованием ядерного парамагнетизма в системе атомных ядер были достигнуты темп-ры. 10" К. Принципиальную проблему в методе адиабатич. размагничивания (как, впрочем, и в др. методах получения Н. т.) составляет осуществление хорошего теплового контакта между объектом, к-рыи охлаждают, и охлаждающей системой. Особенно это трудно достижимо в случае системы атомных ядер. Совокупность ядер атомов можно охладить до сверхнизких темп-р, но добиться такой же степени охлаждения вегцества, содержащего эти ядра, не удаётся. [c.349]

Изучение П. статич. и динамич. методами даёт ценную информацию о магн. моментах частиц, их энерге-тич. спектрах и взаимодействиях, о тонких деталях внутр. структуры веществ. П. используется в методах магнитного охлаждения до сверхнизких темп-р, в квантовой электронике (см. Мазер) и др. См. также Электронный парамагнитный ре.зонанс, Ядерный магнитный резонанс. [c.533]

Изучение Р, м. предоставляет ценную информацию о природе магнетизма в разл, веществах, позволяет исследовать спин-спиповые, спин-фопонные и электронноядерные взаимодействия, атомно-молекулярную подвижность в конденсиров. средах. Р. м. играет существ, роль в работе устройств магн. памяти и магн. записи (см. Памяти устройства), во мн. случаях определяя их быстродействие и частотный диапазон в методах получения сверхнизких темп-р с помощью адиаба-тич. размагничивания (см. Магнитное охлаждение), в квантовых парамагн. усилителях (мазерах) в эффектах [c.322]

Лдйабатич. уменьшение поля Я за время 1 т приводит к понижению С. т. В частности, при адиаба-тич. размагничивании до Я = О получается Т = = Т Н1 Н. Адиабатич. размагничивание электронных и ядерных парамагнетиков используют для магнитного охлаждения до темп-р ниже 1К. [c.633]

Так как (дТ I дН)5 >0, то адиабатическое выключение поля приводит к охлаждению. В силу того что (дТ1дН)5 Т , этот метод получения низких температур становится особенно эффективным, если исходная температура уже низка. Поэтому вплоть до последних лет метод адиабатического размагничивания является наиболее действенным методом получения сверхнизких температур. Заметим, однако, что замена Ь (МоН I КТ) на Ь (0) становится незаконной при сверхнизких температурах. Более того, при Г 0 производная Ь (МоН / КТ) стремится к нулю, и, следовательно, метод магнитного охлаждения становится неэффективным, равно как и любые другие методы охлаждения, как это следует из принципа Нернста. [c.78]

Монография посвящена одному из перспективных и интересных направлений лазерной физики — лазерному охлаждению твёрдых тел. Кратко излагается история развития этого направления и обсуждаются поставленные к настоящему времени эксперименты по лазерному охлаждению конденсированных сред. Особое внимание уделено физике процессов охлаждения и математическому аппарату их описания. Исследуются проблемы создания самоохлажда-ющихся твердотельных лазеров и эхо-процессоров. Одна из глав посвящена магнитному охлаждению, спин-локингу и фотонному локингу, а также методам сужения однородной щирины спектральных линий носителей информации оптических эхо-процессоров. Обсуждаются также актуальные проблемы оптического охлаждения твердотельных квантовых процессоров. [c.1]

Итак, конечная температура спинов становится много меньше первоначальной Первоначально спины находились в тепловом равновесии с термостатом (под которым понимается, например, решётка, имеющая температуру жидкого гелия). Конечная температура спинов будет существенно меньше температуры термостата. При этом, чем больше Яо(н) и чем меньше Ндок, тем более эффективной будет процедура охлаждения. Заметим, что для уменьшения Ядок магнитные атомы разбавляют [174]. Идея магнитного охлаждения была предложена П. Дебаем в 1926 году. Позднее, в 1934 году, К. Гортер теоретически исследовал возможность ядерного магнитного охлаждения, а в следующем году последовал первый эксперимент, выполненный [c.169]

Н. Курти и Ф. Симоном. Наинизшая температура которую можно достигнуть с помощью ядерного магнитного охлаждения (в отсутствие квадрупольного или обменного взаимодействия) определяется спонтанным упорядочением ядерных спинов, обусловленным диполь- [c.169]

С.А. Альтшулер в работе [176] предсказал возможность использования сверхтонкого взаимодействия для реализации ядерного магнитного охлаждения ван-флековских парамагнетиков. Дело в том, что некрамерсовы редкоземельные ионы (Рг +, Еи +, Тт +, Но +, ТЬ +, Рт +), обладающие высокой ван-флековской восприимчивостью и находящиеся в основном синглетном состоянии, при наложении даже слабого магнитного поля приобретают индуцированный магнитный момент, который, в свою очередь, создаёт в области расположения ядра более сильное магнитное поле (чем Щ). При этом коэффициент усиления поля а равен а — к (где к — сдвиг Найта, который может быть порядка 20 и даже 100). Индуцированный магнитный момент на один-два порядка больше, чем ядерный магнетон. В этих условиях, при отсутствии магнитного взаимодействия между ионами, спонтанное упорядочение ядер может ожидаться лишь при температурах 10 -=- 100 мкК, а при наличии обменного взаимодействия — примерно [c.170]

В этом параграфе речь пойдёт о реализации идеи спин-локинга в оптике. Впервые такой вопрос был поставлен и экспериментально реализован в 1986 году А. Зевейлом с коллегами [179]. Оптическому диапазону присущи характерные особенности по сравнению с ЯМР-диапазоном. Первая из них состоит в том, что энергетические оптические расщепления уровней (скажем, ионов в кристалле) определяются внутрикристаллическим и внутриионным полями, а не магнитным полем Но, как это имеет место в ЯМР-диапазоне. Как следствие, при переносе идеи магнитного охлаждения в оптику мы не можем эффективно использовать изменение магнитного поля Щ, но всё же мы можем осуществить варьирование амплитуды электрического поля лазерного излучения и изменение параметра расстройки. [c.173]

Иными словами, температура уменьшается в том же отношении, что и > а1-нитное поле. График, приведенный на рис. 4.6, экспериментально подтверждает это соотношение. В опытах напряженносгь магнитного поля уменьшалась не дс нуля, а лишь до указанных значений. Начальные значения напряженности поля и температуры были одинаковыми во всех экспериментах.) На рнс. 4.7 схематически изображен применяемый для таких целей прибор. Метод магнитного охлаждения используется для достижения очень [c.55]

А. п. может протекать обратимо (см. Обратимый процесс) и необратимо. В случае обратимого А. п, энтропия системы остаётся постоянной, в необратимых — возрастает. Поэтому обратимый А. п. наз. также изоэнтро-нийным процессом. АДИАБАТИЧЕСКОЕ РАЗМАГНИЧИВАНИЕ (адиабатное размагничивание), метод охлаждения, применяемый гл. обр. для получения темп-р ниже 1К. См. Магнитное охлаждение. АДИАБАТНАЯ ОБОЛОЧКА, оболочка, не допускающая теплообмена между рассматриваемой системой (физ. телом) и внеш. средой. Абсолютной А. о., полностью теплоизолирующей тела, не существует. Для теплоизоляции применяют обычно в-ва с низкой теплопроводностью (асбест, пеностекло и др.), сосуды Дьюара или пользуются спец. методами (напр., в плазм, установках контакту высокотемпературной плазмы со стенками установки препятствует сильное магн. поле). АДРОННЫЕ СТРУИ, направленные пучки адронов, образующиеся при соударении ч-ц высокой энергии (напр., при аннигиляции пары е+ е в адроны) в глубоко неупругих процессах или при столкновении двух адронов характеризуются малыми (<500 МэВ/с) перпендикулярными (к оси пучка) составляющими импульсов входящих в струю ч-ц и большими (>1 ГэВ/с) продольными составляющими импульсов. А. с. возникают в процессе превращения в бесцветные адроны цветных кварков и глюонов путём рождения из вакуума большого числа виртуальных пар кварк-антикварк. См. Квантовая хромодинамика. [c.12]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...