氦是最不活潑的元素，而且極難液化。氦的應(yīng)用主要是作為保護(hù)氣體、氣冷式核反應(yīng)堆的工作流體和超低溫冷凍劑等等。氦氣在衛(wèi)星飛船發(fā)射、導(dǎo) 彈武器工業(yè)、低溫超導(dǎo)研究、半導(dǎo)體生產(chǎn)等方面具有重要用途。

　　經(jīng)過(guò)一年兩個(gè)月的努力中科院合肥研究院等離子體所低溫工程與技術(shù)室自主研發(fā)出一臺(tái)250W@4.5K氦制冷機(jī)，其液化率與制冷量均高于設(shè)計(jì)值。此臺(tái)氦制冷機(jī)將用于中科大先進(jìn)光源超導(dǎo)高頻腔測(cè)試，液化模式下的液化率為75L/h。此臺(tái)氦制冷機(jī)完成第一輪工程調(diào)試后將進(jìn)行系統(tǒng)及自動(dòng)控制優(yōu)化，最終完成全部產(chǎn)品的交付應(yīng)用。

　　液氦制冷原理

　　用液氦冷卻汞，當(dāng)溫度下降到4。2K時(shí),水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，此溫度稱為臨界溫度。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。 但這里所說(shuō)的「高溫」，其實(shí)仍然是遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)攝氏0℃的，對(duì)一般人來(lái)說(shuō)算是極低的溫度。這樣低的溫度下，氫也變成了固體，與空氣接觸時(shí)，空氣會(huì)立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅(jiān)硬的蓋子。

　　低溫超導(dǎo)技術(shù)

　　要說(shuō)缺乏氦氣最嚴(yán)重的后果，也無(wú)非是嚴(yán)重阻礙低溫技術(shù)的應(yīng)用，其中受到最大影響的就是低溫超導(dǎo)技術(shù)了。現(xiàn)在已知所有的超導(dǎo)材料都要在-130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性，其中應(yīng)用廣泛的那幾種(比如Nb3Sn)更是需要比液氫的沸點(diǎn)還低的轉(zhuǎn)變溫度，這時(shí)候只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。雖然我們完全可以用別的辦法實(shí)現(xiàn)同樣的低溫，但都不如液氦實(shí)惠。顯然，假如我們沒有氦，低溫超導(dǎo)技術(shù)的普及就會(huì)受到嚴(yán)重的阻礙;低溫超導(dǎo)技術(shù)如果不能普及，醫(yī)院就會(huì)用不起核磁共振成像儀(它需要超導(dǎo)材料制造強(qiáng)磁場(chǎng))。

　　延伸閱讀：

　　制冷機(jī)將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機(jī)器。從較低溫度物體轉(zhuǎn)移的熱量習(xí)慣上稱為冷量。制冷機(jī)內(nèi)參與熱力過(guò)程變化(能量轉(zhuǎn)換和熱量轉(zhuǎn)移)的工質(zhì)稱為制冷劑。制冷的溫度范圍通常在120K以上，120K以下屬深低溫技術(shù)范圍。制冷機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。

　　三種原理的制冷機(jī)

　　1、壓縮式制冷機(jī)。依靠壓縮機(jī)的作用提高制冷劑的壓力以實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)，按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(jī)(以液壓蒸發(fā)制冷為基礎(chǔ)，制冷劑要發(fā)生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷機(jī)(以高壓氣體膨脹制冷為基礎(chǔ)，制冷劑始終處于氣體狀態(tài))兩種，現(xiàn)代制冷機(jī)以蒸氣壓縮式制冷機(jī)應(yīng)用廣泛。

　　2、吸收式制冷機(jī)。依靠吸收器-發(fā)生器組(熱化學(xué)壓縮器)的作用完成制冷循環(huán)，又可分為氨水吸收式、溴化鋰吸收式和吸收擴(kuò)散式3種。

　　3、蒸汽噴射式制冷機(jī)。依靠蒸汽噴射器(噴射式壓縮器)的作用完成制冷循環(huán)。④半導(dǎo)體制冷器。利用半導(dǎo)體的熱-電效應(yīng)制取冷量。

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