稀释制冷dilution refrigeration

利用3He-4He混合液体低温下发生相分离的性质获得mK低温的方法。3He-4He混合液体在0.87K一下发生相分离，分成富3He成分的浓相和贫3He成分的稀相。3He原子质量比4He原子轻，所以浓相浮在稀相上。稀释制冷利用的是混合液体的一个重要性质：即使到绝对零度，稀相中3He原子的浓度仍保持在6.4%固定数值。相界面所在的区域称为混合室，当减少混合室稀相中3He原子的浓度时，为维持固定的浓度，浓相中的3He原子就要通过相界面扩散到稀相中加以补充，这一过程类似于液体的蒸发，是熵增加的过程，产生制冷的效果。通过管道将混合室中的稀相经热交换器通到温度在0.6-0.7的蒸馏室，在这一温度下液体3He蒸汽压远高于液体4He，抽走的气体中基本上是3He成分，由此稀相中3He的浓度减小。这种致冷方法是在1956年发现3He-4He混合液体相分离现象后，1962年由H.伦敦提出的，1965年第一台样机问世。稀释制冷机可长时间维持在mK范围的温度，具有较大的冷却能力，又不受磁场影响，且使用方便，是获得mK温度最重要的方法。依赖于结构和需要，一般可工作在二至数十mK的温度范围。