用于“热宇宙重子探寻者”卫星的绝热去磁顺磁盐生长特性研究

Hot university baryon surveyor , HUBS, targets at astrophysics problem of “missing baryons”, which might prompt our theories of galaxies formation and evolution It has be reviewed in "Space Science (Phase II)" strategic pilot science and technology, and steps into preliminary research phase. Micro-calorimeter employing Transition edge sensor, TES, needs an Adiabatic Demagnetization Refrigerator, ADR, to cool down to its operation temperature of 100mK . Paramagnetic salt pill is the core component of an ADR. We don’t clearly know its characters in crystalline and growth along with its heat conductivity in ultra-low temperature in the domestic . In this research, crystalline and growth of paramagnetic salt FAA and CPA will be studied from crystallization kinetics point of view. Thermal conduction inside of a salt pill will bedetailly studied through the whole path of heat transfer. Thermal conduction and heat capacity will be precisely measured at its working temperature by self-build platform. This research will make us know growth of paramagnetic salt pill better and find the weak point in heat transfer through the salt pill at low temperature. Thermal conduction and heat capacity data will be helpful in design of the future ADR for HUBS concept.

入选“空间科学（二期）”战略性先导科技专项的“热宇宙重子探寻者（HUBS）”卫星计划是研究重子缺失的重要课题，对于完善星系形成与演化理论具有重要的意义。该卫星搭载的TES微量能器需要空间绝热去磁制冷机降温到100mK的工作温度。顺磁盐是绝热去磁制冷机的核心部件，我国在顺磁盐的生长规律和低温特性的研究上还落后于国际水平,探索顺磁盐的生长规律和极低温特性是未来开展绝热去磁制冷机研究的先决条件。本研究拟从顺磁盐生长出发，研究适合FAA和CPA的生长方法和条件，细化不同条件下顺磁盐晶体内部的传热规律，并通过搭建极低温特性测试平台精确的测量顺磁盐的低温特性。本研究将有助掌握顺磁盐生长的规律，深化极低温下顺磁盐传热规律的认识，并能够积累顺磁盐封装后的传热和比热特性数据，最终为HUBS卫星计划所需的绝热去磁制冷机的研制奠定基础。

“热宇宙重子探寻者（HUBS）”卫星计划是研究重子缺失的重要课题，对于完善星系形成与演化理论具有重要的意义。该卫星搭载的TES微量能器需要空间绝热去磁制冷机降温到100mK的工作温度。我国在空间绝热去磁制冷的研究方面还属于空白。顺磁盐是绝热去磁制冷机的核心部件，我国尚无顺磁盐制造以及绝热去磁制冷机研制经验。本研究以顺磁盐生长和封装特性为研究起点，攻克了空间顺磁盐生长工艺，实现了高质量顺磁盐晶体的生长。此外本项目没有停留在顺磁盐生长这一环节，搭建了一套完整的空间绝热去磁制冷机原理样机。在此原理样机基础上实现了79.4mK的最低制冷温度，并可以在100mK以下维持近2小时，初步证明了空间绝热去磁制冷的可行性。此外本研究还开发了适用于极低温的温度传感器，该温度传感器灵敏度高，应用此温度传感器在绝热去磁制冷机上实现了小于3uK的控温精度。本研究为未来HUBS计划和绝热去磁制冷研究和打下了良好的基础。