3He樣品桿低溫平臺

1. 溫度
– 溫度范圍:  300 mK to 300 K
– 溫度穩定性: ± 1.5 mK @ below 1.5 K & ± 20 mK @ above 1.5 K

2. 制冷能力
– 低溫:<300 mK
– 制冷量: >50 µW @ 350 mK
– 維持時間: >60 Hrs With no Heat Load @ 300 mK

3. 幾何尺寸 & 電學線路
– ∅ 43 mm的樣品空間
– 24路DC線路&2路同軸線路
– 3支溫度計分別用于監控吸附泵、冷凝器以及3He容器溫度

3He制冷機的原理與4He相同，都是通過降低液氦的飽和蒸汽壓來實現制冷。

在4He制冷機中，當溫度低于1 K時，4He的飽和蒸汽壓降至很低，抽氣過程難以繼續。為了達到300 mK以下的溫度，需要使用3He來替代4He：因為3He在低于1 K時飽和蒸汽壓要大得多。然而，當溫度降至250-300 mK時，3He的飽和蒸汽壓也變得極低，難以通過抽氣來進一步降低溫度。因此，幾乎所有3He制冷機的低溫都停留在250-300mK區間。

3He樣品桿采用氣態3He，而不是液態3He。這意味著，如果我們要通過降低液態3He的飽和蒸汽壓來實現降溫，首先需要將氣態3He冷凝為液態。

這正是為什么3He插桿總是與4He低溫系統配合使用。我們將4He低溫系統 (ColdTUBE, 鵬力CPMS, Oxford TestronPT等) 作為預冷設備，3He樣品桿放入樣品腔中，利用其制冷能力將樣品桿的氣態3He液化。然后，通過3He樣品自帶的吸附泵 (sorption pump)，吸附3He蒸汽，降低飽和蒸汽壓，從而將溫度進一步降低到300 mK或更低。

考慮到3He樣品桿3He氣體預載量有限，當液態3He被吸附完后，制冷過程也隨之停止，溫度將回升至4He系統的基礎溫度1.6 K。此時，關閉吸附泵釋放出3He氣體，并等待新一輪的3He冷凝完成，重新開啟制冷過程。

這也是為什么我們將這種技術稱為“單發式"（“one-shot"）；在實際應用中，“單發式"的制冷方式可以在300 mK的溫度下保持60小時或更長時間，這已經滿足了大多數實驗需求。