低温热导测试系统使用说明书

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1、低温热导测试系统使用说明书一、基本原理比热和热导属于物质最基本的物性参数，对于不同温区，不同材料，已经发展出了许多不同的测量方法。我们设计的低温热导恒温器是基于傅里叶定律的最基本方法。长轴稳态热流法.只是在热导率测量中，我们改进了测量方法：只使用一支温度计测量加热热流造成的温差，从而减小了两支温度计测量带来的累加误差。如图1所示，传统的长轴稳态热流法在S1和S2处分别放置两支温度计，测量S3单加热器在给定加热功率（产生稳态热流）时产生的温度差△T=TS2-TS1，由此计算该物质的热导率。而本恒温器中在S1和S2分别放置的是两支阻值相同并且温度特性一致的精密线绕电阻加热器，S3处

2、放置的是测温温度计，由于低温下的良好高真空绝热，加热器在S1和S2处产生的热流在稳态时只能沿S2到S1的方向流向热沉，对于热导较好的样品，经过一段时间后，S3处的温度应该与加热器处相同，在等功率分别稳态加热S2和S1处的加热器时测得的S3处温度差就应该是相应热流下的S2与S1之间产生的温差：△T=TS32-TS31，由此可以计算该物质的热导率。我们称此方法为单温度计长轴稳态热流法。本装置是在对以往很多实验装置设计、制造与使用总结的基础上，重新设计出来的多功能恒温器。可很方便地更换少量核心部件，用于热导和比热测量，甚至变温电磁测量（需另购或加工相应的部件、样品、电磁测量恒温块与交

3、流磁化率线圈）实验，实现一机多能，减少造价及占地。本恒温器的控制降温冷量方法为可调固体热接触。加热热量来源于沿杆从室温传下的热量与控温仪提供的电加热热量。恒温器内底装有低温吸气剂，低温下可以明显提高恒温器内的真空度，改善绝热条件，降低对用户真空机组的要求。二、装置的组成与必要的外配本恒温器由ENV-100杜瓦、TC201控温仪、高精度(0.01K)TM201测温仪、加热选择开关和恒流源（可定时输出恒定的加热电流）、恒温器真空套、一根1Cr18Ni9Ti不锈钢热导样品棒组成。实验时使恒温器真空套下半部分浸入液氮中。如果用液氮做低于90K的实验，则需要将杜瓦上盖板上插液面计8毫米孔

4、用实心堵头堵住，然后从杜瓦盖板上的10毫米出气口用机械真空泵对杜瓦中的液氮减压，获取90K以下的样品温度。为了提高量热的精度，用户应另找一台5位半或以上的数字电压表，测量加热器上的实际加热电压（可计算出实际加热功率），并根据加热时间计算加热量。三、变温原理与控温实验方法本恒温器采用高真空绝热，可调固体漏热和电加热相结合的方法实现变温控温。样品杆的下部为一M6不锈钢螺栓，恒温器内底为一M6螺母，通过转动样品杆来升降螺栓，即可微调恒温块与恒温器外底（即冷源）的接触面积与压强，改变传到样品上的冷量，通过控温仪控制加热，使样品的温度改变或恒定。为了减小气体分子碰撞漏热引起的实验误差，实

5、验前应在室温下用涡轮分子泵或高真空-2机组将恒温器内真空抽至1×10Pa以上，并仔细对恒温器进行检漏。恒温器底部装有低温吸气剂，可以提高并保持实验时的高真空。抽真空时必须用电吹风加热恒温器底部达130℃，使吸气剂充分放气，以提高低温下的真空绝热程度。四、引线定义和主要技术指标引线定义：1,2,17,18为外径0.34毫米的高强度漆包铜线，其余为外径0.12毫米的高强度漆包铜线。1,2:S1号加热器电流（近热沉端的样品加热器）引线(外线色：棕，红)3,4:S1号加热器电压引线（外线色：橙，黄）5,6:S2号加热器电流（远离热沉端的样品加热器）引线(外线色：绿，浅蓝)7,8:S2号

6、加热器电压引线（外线色：深蓝，灰）9,12:样品测温温度计电流引线（1mA供Pt100铂电阻温度计;外线色：白、紫）10,11:样品测温温度计电压引线(外线色：黑、粉红)13,16:热沉控温温度计电流引线（1mA供Pt100铂电阻温度计，接7芯航空插头线：红-脚1、绿-脚4）14,15:热沉控温温度计电压引线（1mA供Pt100铂电脑温度计，接7芯航空插头线：橙--脚2、黄--脚3）17，18：热沉加热器欧姆外径0.17毫米漆包锰铜线（接7芯航空插头：蓝、白）19：备用线。重要技术指标变温范围：90~300K、65~100K(液氮减压)控温精度：可优于±0.2K/30分钟(最佳

7、值，与实验人的技巧有关)热沉加热器：欧姆0.17毫米外径漆包锰铜线样品加热器：室温下电阻欧姆；0.08毫米外径漆包锰铜线配装温度计：Pt100铂电阻随机样品：3-1号1Cr18Ni9Ti不锈钢热导样品棒，外径5.0毫米，两个加热器接触刀口间距毫米样品温度计：Pt100铂电阻使用方式：垂直定时恒流源：输出电流：0~20mA或0~200mA最高输出电压：直流24伏特输出方式：恒流加热显示量程：四位半定时输出时间：0.01---99.99秒时间控制精度：优于10毫秒环境条件：15~30℃，湿度小于