小型極低温冷凍機用作業物質としての希土類金属間化合物材料の開発と応用

• 研究課題/領域番号: 07555493
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿部 峻也 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00005901)
• 研究分担者: 坂爪 新一 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005896) ; 鹿又 武 東北学院大学, 工学部, 教授 (60048816) ; 吉田 肇 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005950) ; 森田 博昭 山形大学, 工学部, 教授 (50005914) ; 藤森 啓安 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005866)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 1997年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1996年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
• キーワード: 希土類金属間化合物 / 低温異常比熱 / 蓄冷材 / 磁気秩序-無秩序相転移 / 磁気秩序-秩序相転移 / 比熱装置 / 秩序-秩序相転移 / 極低温小型冷凍機 / 蓄熱材 / 相転移

研究概要

1 希土類金属化合物ErAg、HoAu_2、ErAu_2、Er_2Auについて帯磁率の温度変化を測定した。HoAu_2、Er_2Auでは、以前には報告されていない異常が観測された。この異常はこれらの化合物における新しい磁気秩序-秩序相転移の存在を示唆している。
2 比熱をEr_2Auを除く上記の化合物について温度2Kから30Kまで測定した。ErAg:ネール温度(T_N)直下に、帯磁率測定では認められなかった異常比熱が観測された。T_Nにおける比熱の極大値は約20J・K^<-1>・mol^<-3>(0.7J・K^<-1>・cm^<-3>)と得られた。HoAu_2:上述の新しく観測された帯磁率異常を示す温度においてその異常比熱が観測された。T_Nでの比熱の極大値は、約10J・K^<-1>・mol^<-1>(0.27J・K^<-1>・cm^<-1>)と得られた。ErAu_2:T_Nにおける比熱の極大値は13J・K^<-1>・mol^<-1>(0.36J・K^<-1>・cm^<-1>)と得られた。Er_2Au:比熱は測定されなかったが、荒い見積もりによると、T_Nにおける比熱の飛びは、ErAgのT_Nにおけるそれの約1.5倍の値を取ることが期待できる。
3 化合物ErAg、HoAu_2、ErAu_2について、10K以下の単位体積当たりの比熱が冷凍機作業物質としてのHeガスのそれを凌駕するものを見出すことは出来なかった。しかし、これらの化合物の10K以下における比熱は、一般的に蓄冷材として使用されている鉛のそれより大きい値を示すことが知られた(ErAgでは約17K以下)。したがって、冷凍作業中のHeガスの熱を、10K以下ではこれらの化合物に主に放熱させ、10K以上では鉛に受け持たせるようなこれらの化合物と鉛との複合材を作り、蓄冷材として使用するのが望ましいと思われる。Er_2Auについては、Heガスの8K付近における比熱の極大値の1/2以上の比熱の飛びが、ほぼ同一温度領域(T_N=6.2K)において期待できる。