天文系低温探测器实验室自主研制绝热去磁制冷机取得突破

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天文系低温探测器实验室自主研制绝热去磁制冷机取得突破

清华大学天文系崔伟教授领导的低温探测器实验室在空间极低温制冷研究上取得重要进展,在自主研制的绝热去磁制冷原理样机上突破了100mK(绝对零度以上0.1度)的技术瓶颈,为未来空间应用奠定了基础。


天文系低温探测器实验室围绕着由清华大学牵头的“宇宙热重子探寻”(HUBS)国际空间天文项目开展了新型探测器和极低温制冷技术攻关。其中极低温绝热去磁制冷机用于为探测器提供100mK以下的工作温度,以实现其X射线单光子能量测量精度。由于不受重力的影响,绝热去磁制冷机是在空间实现毫K温区最普遍的方法。该实验室研制的制冷机预期可能首先应用于中国空间站DIXE实验,在国际上首次实现高分辨率X射线光谱巡天。


低温探测器实验室组建于2016年,致力于解决HUBS载荷核心技术难题。极低温绝热去磁制冷技术的研发由金海工程师主要负责,他带领的团队成功解决了顺磁盐生长和封装技术,研制了适用于50mK的温度传感器,开发了适用于极低温的热开关和低导热悬挂机构,并基于这些自主开发的技术搭建了绝热去磁制冷机实验平台。在2021年8月20日晚的实验测试中,绝热去磁制冷机最冷级的温度低于100mK,而且测试重复性良好。参与研发的其他人员包括博士研究生华心言、李成哲、张宇宁、丁娇等。


上述研究工作得到国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目、中国科学院战略先导专项空间科学预研项目及清华大学自主科研项目的支持。如果对实验室工作或HUBS卫星项目细节感兴趣,请访问:http://hubs.phys.tsinghua.edu.cn/LTDlab/


图1:自主搭建的绝热去磁制冷实验平台