3He样品杆低温平台

1. 温度
– 温度范围:  300 mK to 300 K
– 温度稳定性: ± 1.5 mK @ below 1.5 K & ± 20 mK @ above 1.5 K

2. 制冷能力
– 低温:<300 mK
– 制冷量: >50 µW @ 350 mK
– 维持时间: >60 Hrs With no Heat Load @ 300 mK

3. 几何尺寸 & 电学线路
– ∅ 43 mm的样品空间
– 24路DC线路&2路同轴线路
– 3支温度计分别用于监控吸附泵、冷凝器以及3He容器温度

3He制冷机的原理与4He相同，都是通过降低液氦的饱和蒸汽压来实现制冷。

在4He制冷机中，当温度低于1 K时，4He的饱和蒸汽压降至很低，抽气过程难以继续。为了达到300 mK以下的温度，需要使用3He来替代4He：因为3He在低于1 K时饱和蒸汽压要大得多。然而，当温度降至250-300 mK时，3He的饱和蒸汽压也变得极低，难以通过抽气来进一步降低温度。因此，几乎所有3He制冷机的低温都停留在250-300mK区间。

3He样品杆采用气态3He，而不是液态3He。这意味着，如果我们要通过降低液态3He的饱和蒸汽压来实现降温，首先需要将气态3He冷凝为液态。

这正是为什么3He插杆总是与4He低温系统配合使用。我们将4He低温系统 (ColdTUBE, 鹏力CPMS, Oxford TestronPT等) 作为预冷设备，3He样品杆放入样品腔中，利用其制冷能力将样品杆的气态3He液化。然后，通过3He样品自带的吸附泵 (sorption pump)，吸附3He蒸汽，降低饱和蒸汽压，从而将温度进一步降低到300 mK或更低。

考虑到3He样品杆3He气体预载量有限，当液态3He被吸附完后，制冷过程也随之停止，温度将回升至4He系统的基础温度1.6 K。此时，关闭吸附泵释放出3He气体，并等待新一轮的3He冷凝完成，重新开启制冷过程。

这也是为什么我们将这种技术称为“单发式"（“one-shot"）；在实际应用中，“单发式"的制冷方式可以在300 mK的温度下保持60小时或更长时间，这已经满足了大多数实验需求。