超导材料应用的低温技术 (cryogenic tech-nique for superconductor application) 

无论是低临界温度超导材料还是1986年以后发现的高临界温度超导材料，都离不开低温条件。所不同的是前者必须工作在液体氦的环境中，而后者大多数只需在液体氮的条件下。

利用气体的液化是创造一个低温环境的重要手段。目前使用较多的是液氦和液氮。液氧和液氢在火箭技术中有不可忽视的作用。低温液体的一些物理性能见表。

氦气液化过程  目前常用的带液氮预冷的一级膨胀机冷冻循环的液化装置流程如图所示。经纯化的氦气压缩到30个大气压，用液氮预冷；然后用2/3的压缩氦气在膨胀机中进行绝热膨胀，再返流回到热交换器去冷却剩余的高压氦气；最后利用焦耳一汤姆逊效应使压缩氦通过节流阀冷却到4．2K，其中一部分冷凝成液体。

为了超导材料物理性能研究，需要1K或mK量级的低温，可对⁴He液体进行减压及采用绝热去磁方法获得。³He一⁴He稀释制冷机在实验室可长期保持在mK温区。

液氮对于氦气液化和高临界温度超导材料的研究是不可少的。菲利浦回热式液氮制冷机是小量生产液氮(5～30L/h)较理想的设备。在大中城市若由氧气厂集中生产，供应液氮，不仅节约能源，而且价格低廉，提取方便。

由于液氦的沸点低、汽化潜热小，生产1kg液氦能耗为18.5～30kW•h，而热力学效率在O.1以下，所以获得液氦不易，储运液氦更难。迫切要求高性能的液氦储运容器问世。

通常液氦容器为高真空多层绝热结构。两层不锈钢筒间的高真空度可排除气体的热传导，降低容器热壁温度可有效地减少辐射热流。若在高真空夹层中装置一个辅助液氮冷屏，辐射热可减少到1/100～l/200；降低辐射热的另一种办法是装置反辐射屏，一般采用喷铝涤纶薄膜为反辐射屏材料，若装Ⅳ层反辐射屏，辐射热流可减少到1/Ⅳ+1，通常Ⅳ一50左右。结构合理的25～100I。液氦容器，其液氦的日蒸发率低于2％～1％。

液氮容器较液氦容器结构要简单得多。广泛用于低温储存生物的大口径的液氮容器，其内、外壳体用铝合金制成，连接内、外壳体的颈管用玻璃钢材料，容器采用真空多层绝热，容器的蒸发损耗很小。为了适用于国防和超导研究的一些特殊场合，一种自重量轻、比强度高、抗磁性及电绝缘性能好、微波透过性强的纤维增强复合材料的低温液氮容器也日益被广泛运用。