| 研究課題/領域番号 |
09440140
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
畑 徹 大阪市立大学, 理学部, 教授 (10156333)
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| 研究分担者 |
松原 明 大阪市立大学, 理学部, 助手 (00229519)
石川 修六 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (90184473)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
1999年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1998年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
1997年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
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| キーワード | ヘリウム3-4混合液 / 超流動 / 核断熱消磁法 / 界面熱抵抗 / 粘性 / 超低温 / 白金微粒子 / 熱交換器 |
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| 研究概要 |
本研究は、ヘリウム3-4混合液を冷却し、超流動ヘリウム4中のヘリウム3準粒子の超流動転移を発見しようとするものである。ヘリウム3は熱交換器とのスピン間相互作用が存在するため比較的冷却が容易であるが、ヘリウム3-4混合液は熱交換器との間に大きな界面熱抵抗、いわゆるカピッツァ抵抗のために冷却は極めて困難である。本研究では、今までの経験をもとに、1.冷却装置の性能をさらに向上させること、2.熱交換器により表面積の大きい白金微粒子を用いること、3.測定セルにプラスチックの使用を行わないこと、4.計算機シュミレーションを詳細に行い、冷却の最適化を計ることを主眼に研究を進めた。
その結果、冷却装置に関しては、2段核断熱消磁を6T+8Tから、8T+15Tと磁場にして約2倍、核ステージの容量も4倍にした結果、冷凍能力を約10倍に向上させた。白金微粒子の熱交換器に関しては33m^2/gという巨大な表面積を有する超微粒子の作成に成功した。また、低温で長い熱緩和時間の熱発生を伴うと考えられているプラスチックの使用を避け、セラミックスと金属のみで測定セルを作ることにより、混合液への直接の熱侵入を抑える構造にした。以上に基づき、冷却のシミュレーションを行った結果、50μKまでの冷却が可能とわかった。さらに、超流動の検出に用いる振動線による粘性測定センサーの開発も進めた。また、超微粒子の白金および銀中に含まれる、冷温でオルソ・パラ変換による発熱現象を起こす水素の含有量を調べた結果、多くの水素が含まれていることが判明した。そして、真空中500℃で脱ガスさせることにより水素が除去できることを見いだした。
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