清华大学天文系崔伟教授领导的低温探测器实验室自主研制的绝热去磁制冷机获得48mK以下极低温(绝对零度以上0.048度),并实现高精度控温,在100mK可以维持超过160分钟,初步具备实际应用性能。
“空间准绝对零度超低温热管理技术”是2021年中国航天大会发布的宇航领域科学问题和技术难题之一。清华大学牵头的中国空间站DIXE实验和“宇宙热重子探寻计划”(HUBS)天文卫星所携带的探测器都需要工作在100mK之下温区。绝热去磁制冷是国际竞相研制的空间准绝对零度制冷技术,目前仅美国、日本和法国在空间实现了100mK以下的极低温,属于严格禁运的技术。崔伟教授率领的团队立足满足国家战略需求,在国内率先开启了空间绝热去磁制冷技术研发,并于2021年8月成功达到100mK以下温区。
绝热去磁制冷技术研发由金海工程师主要负责。他带领姜春阳等博士生自主开发高质量顺磁盐晶体生长技术,实现了关键制冷工质的自给自足,自行设计和搭建了一台二级绝热去磁制冷原型样机,其国产化率超过90%。2022年12月24日,实验结果显示该制冷机运行最低温度已低于48mK,并在100mK维持超过160分钟,初步满足实验室研制的低温探测器的制冷需求,为未来进一步工程化打下坚实基础。
上述研究工作得到国家航天局、国家自然科学基金委、清华大学等提供的经费支持。如果有兴趣进一步了解低温探测器实验室的工作,请访问:http://hubs.phys.tsinghua.edu.cn/LTDlab/
绝热去磁制冷模块