今回開発した小型の断熱消磁冷凍機(ADR)
東北大学金属材料研究所の研究グループと日本カンタム・デザインは9月5日、室温から絶対零度近くの極低温まで世界最速で冷却できる物性測定用冷凍機を開発したと発表した。
新たな超伝導物質や磁性材料の開発などのために極超低温での物性研究が盛んに行われているが、これまでの冷却方法で絶対零度近くまで冷却するには数日から一週間かかっていた。また現在多用されている冷却方式はヘリウム同位元素間の溶解による潜熱を利用する希釈冷凍法を用いており、装置が大掛かりなことに加え、消費するヘリウムのコストも無視できなかった。
今回開発された冷却器は最近になって注目されている冷却方式の分野「断熱消磁」を用いるもの。磁性体の中にある電子スピンの向きは磁場を掛けると揃い、磁場を消すとばらばらになるエントロピー変化を利用して熱を移動させる。機械的な動作部分がないため故障しにくく、ヘリウムなど消費する物質もない。
断熱消磁冷凍機を用いた冷却過程。2ケルビンまではカンタム・デザインのPPMS(無冷媒冷却の物性測定システム)を用いた予備冷却
開発した冷凍機は、カンタム・デザイン製の物性測定システム (無冷媒冷凍機)と組み合わせて利用し、室温から0.1ケルビンまで約2時間で到達する。従来の50～100倍という冷却速度や、ランニングコストの低さなど利点は大きく、カンタム・デザイン製物性測定システムは業界標準と言えるほど使われている製品なので、今回開発した冷凍機は国内外で需要を見込めるという。
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