基于闭环制冷机的平衡氢三相点复现装置

朱鹏飞， 屈继峰， 孙建平， 蔡晋辉， 周贞宇

(1. 中国计量大学 计量测试工程学院， 浙江 杭州 310000； 2. 中国计量科学研究院， 北京 100029)

1 引 言

平衡氢三相点是ITS-90国际温标中的低温定义固定点，同时也是我国国家温度基准固定点。为保证我国低温量值传递的统一，中国计量科学研究院于上世纪80年代起采用单固定点容器单支温度计开展了低温固定点复现研究[1～4]。随着复现技术的进步，低温固定点复现由单个固定点容器向多容器多支温度计依次复现的方向发展，以解决以往低温固定点复现耗时长、效率低等问题。但是这些技术无论是单个固定点容器或多固定点容器均采用液氦作为冷源提供复现所需的恒温环境。液氦在复现过程中的蒸发导致液氦液面下降，必须间隔一段时间向恒温杜瓦中输入液氦，这样会使内部温场发生扰动，并且检定人员需要花费大量的时间来跟踪固定点设备的升降温过程。

为了提高我国平衡氢三相点复现的技术水平，中国计量科学研究院与意大利国家计量院合作，成功研制了一套基于闭环GM制冷机的低温三相点复现装置。该装置采用准绝热法[2]，依靠精确的测温、控温和脉冲加热复现平衡氢三相点[5]。并开发了配套的控制程序，实现了对复现过程的自动控制和自动测量。该装置不但提高了工作效率，而且提升了复现性。经实验验证，该装置复现的平衡氢三相点温坪时间可达8 h以上，复现性在0.05 mK以内。

2 复现装置

平衡氢三相点复现装置主要分为两部分：低温恒温实验系统和测量控制系统。……