無冷媒式冷凍機を用いた1Kクラス簡易型圧力低温比熱測定装置の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555172
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 山田 裕 島根大学, 総合理工学部, 助教授 (10242835)
• 研究分担者: 研谷 昌一郎 岩谷瓦斯株式会社, 設計担当・課長 ; 西郡 誠至 島根大学, 機器分析センター, 助教授 (50273917)
• キーワード: 1Kクラス冷凍機 / ジュールトムソン膨張 / 圧力中比熱 / ^3Heガス

研究概要

本研究は1Kクラス冷凍機の開発とそれによる圧力中比熱測定装置の作成が目的である。
本年度は昨年度考案し作成したヘリウム3循環型GM-JT式1Kクラス冷凍機の特性評価及び改良とこの冷凍機に小型圧力セルを装着した際の特性の評価を行った。さらに具体的にPr系酸化物の測定を行い新しい超伝導体を発見した。また圧力セル中での緩和法測定技術の確立についても見当を行った。
今回我々が作成したヘリウム3循環型GM-JT式1Kクラス冷凍機は、1K以下の温度を液体ヘリウムなしに長時間維持することができるようになった。特にこの装置の特筆すべき所は従来の方法とは異なりコンプレッサーによる加圧は用いず、真空ポンプによる減圧によってのみで温度を下げることにより、操作性を簡便にしたことである。幾多の改良を加え最終的には最低到達温度0.67Kを記録する装置の開発に成功した。また最低到達温度までの冷却時間は水素ヒートスイッチを取り付けることにより12時間で達することが出来るようになった。さらに本年度Ni-Cr-Al製小型圧力セルを取り付け最低温度0.7K-3GPaの環境で電気抵抗、交流磁化率などが測定できるようになった。本装置は他の冷凍機と比較して十分利用価値が高いと考え岩谷瓦斯株式会社より製品として販売し、数台の受注を受けるようになった。
一方加圧下での低温比熱測定は新たに緩和法による測定を試み、その予備的実験でまだ多くの問題があるものの従来の断熱法より高い圧力で測定可能であるとの結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] A.Matsushita, Y.Yamada et al.: "Pseudogap and transport properties in Fe_<3-x>V_xAl_y (x=0.5-1.05;y=0.95,1.05)"Phys. Rev. B. 65. 75204 (2002)
• [文献書誌] T.Mizokawa, Y.Yamada et al.: "Angle-resolved photoemission study of Zn-doped PrBa_2Cu_4O_8:Possible observation of single-particle spectral function for a Tomonaga-Luttinger liquid"Phys. Rev. B. 65. 193101 (2002)
• [文献書誌] K.Soda, Y.Yamada et al.: "High-resolution photoelectron spectroscopy of Heusler-type Fe_2VAl alloy"Journal of Synchrotron Radiation. 9. 233-236 (2002)
• [文献書誌] Y.Yamada et al.: "Pressure effects on the superconductivity and magnetization in RuSr_2GdCu_2O_8"J. Phys. Cond. Mat.. 14. 10766-10766 (2002)
• [文献書誌] H.Wada, Y.Yamada et al.: "Giant magnetocaloric effect of MnAs_<1-x>Sb_x in the vicinity of first-order magnetic transition"Physica B. 328. 114-116 (2003)
• [文献書誌] S.Fujiyama, Y.Yamada et al.: "Spin dynamics and antiferromagnetic order in PrBa_2Cu_4O_8 studied by Cu nuclear resonance"Phys. Rev. B. 67. 060404(R) (2003)